RIS-aided Cooperative FD-SWIPT-NOMA Outage Performance in Nakagami-m Channels
在这项工作中，我们研究了可重构智能表面（RIS）辅助的合作非正交多址接入（C-NOMA）组成的两个成对的用户，其中RIS的阶段被配置为提高细胞中心设备。小区中心设备被指定为充当全双工（FD）中继以辅助小区边缘设备。蜂窝中心设备不使用其电池能量来协作，而是使用同步无线信息功率传输（SWIPT）来收集能量。一个更实用的非线性能量收集模型。假设所有用户的链路都经历Nakagami- $m$信道衰落，推导了中断概率（OP）和遍历速率（ER）的表达式。我们首先通过矩匹配技术将收获的功率近似为Gamma随机变量。这使我们能够推导出分析OP/ER表达式，计算简单，但准确的广泛的RIS无源元件配置，能量收集（EH）系数，和残余自干扰（SI）的水平，被广泛验证的数值模拟。OP表达式揭示了在FD中继模式中减轻SI是多么重要，因为对于残余SI系数（$ω\geq -20$ dB）的合理值，其对系统性能的有害影响是显著的。同时，数值结果表明，增加RIS元素的数量可以受益于合作系统比非合作的。
2022-12-16 cs.IT cs.SY eess.SY
Multi-cell NOMA: Coherent Reconfigurable Intelligent Surfaces Model With Stochastic Geometry
可重构智能表面（RISs）对于增强非正交多址（NOMA）系统，即，增强信道质量并改变SIC阶数。利用随机几何方法，研究了RIS辅助下的多小区NOMA网络的下行覆盖性能。我们首先推导出的RIS辅助信道模型，包括直接和反射链路。分析结果表明，RI辅助信道模型可以近似地建模为Gamma分布。此外，还分析了来自其他小区的干扰。最后，我们推导出封闭形式的覆盖概率表达式的配对NOMA用户。数值结果表明：1）尽管RI增强了来自其它小区的干扰，但RI辅助用户的性能仍然得到了提高，因为信道质量得到了更明显的增强; 2）使用RI可以改变SIC的阶数，因为RI改善了辅助用户的信道质量。
2021-03-03 cs.IT math.IT
Capacity Improvement in Wideband Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Cell-Free Network
无小区网络由于具有较强的抗小区间干扰能力，被认为是未来无线系统提高网络容量的一种很有前途的技术。然而，为了进一步提高容量，需要部署更多的基站（BS），这具有高成本和功耗。为了解决这个问题，最近提出的技术称为可重构智能表面（RIS）的启发，我们提出了RIS辅助无细胞网络的概念，以提高网络容量，低成本和功耗。然后，对于典型宽带场景中的建议的RIS辅助无小区网络，我们制定了BS和RIS的联合预编码设计问题，以最大限度地提高网络容量。由于制定的问题的非凸性和高复杂性，我们开发了一个交替优化算法来解决这个具有挑战性的问题。请注意，现有作品中考虑的大多数场景都是本文中一般场景的特殊情况，并且所提出的联合预编码框架也可以作为在大多数现有RI辅助场景中最大化容量的一般解决方案。仿真结果表明，与传统的无小区网络相比，该方案的网络容量有明显的提高。
2020-07-11 cs.IT cs.SY eess.SP
STAR-RIS Assisted Over-the-Air Vertical Federated Learning in Multi-Cell Wireless Networks
垂直联邦学习（FL）是新兴6 G时代分布式人工智能服务的关键推动因素，因为它允许在各种物联网设备之间安全高效地协作机器学习。然而，目前的无线FL的研究通常考虑在一个单一的任务在一个单一的小区的无线网络，忽略了小区间的干扰对学习性能的影响。在本文中，我们研究了一个同时发射和反射可重构智能表面（STAR-RIS）辅助的空中计算的多细胞网络中的垂直FL系统，其中一个STAR-RIS部署在细胞的边缘，以促进不同的FL任务在不同的细胞完成。通过理论分析，我们建立了该系统的收敛性，并引入Pareto边界的最优间隙来表征细胞之间的权衡。在此基础上，我们联合设计了发射和接收波束形成以及STAR-RIS传输和反射系数矩阵，以最小化所有小区的间隙之和。为了解决非凸资源分配问题，我们引入了一个基于逐次凸逼近的算法。数值实验表明，与传统方法相比，本文提出的STAR-RIS辅助垂直FL模型和协作资源分配算法在多小区无线网络中实现了更低的上行和下行传输均方误差，从而提高了垂直FL的学习性能。
2023-01-13 cs.IT math.IT
RIS-Enabled Cellular Systems Operated by Different Service Providers
针对多服务提供商蜂窝系统中RIS跨频反射引起的非预期性能下降问题，本文利用黎曼流形优化提出一种RIS反射系数设计，能有效平衡部署小区的性能提升与其他小区的性能保护。
2024-09-27 cs.IT eess.SP math.IT
Resource Optimization with Interference Coupling in Multi-RIS-assisted Multi-cell Systems
部署可重构智能表面（RIS）来增强无线传输是一种很有前途的方法。在本文中，我们研究了大规模的多RIS辅助多小区系统，其中多个RIS部署在每个小区。与全缓冲的情况不同，我们的系统中的相互干扰是不知道的先验，因此，我们应用负载耦合模型来分析这个系统。其目标是通过优化单元中的反射系数来最小化受用户需求要求约束的总资源消耗。细胞是高度耦合的，整体问题是非凸的。为了解决这个问题，我们首先研究了单小区的情况下，给定的干扰，并提出了一个低复杂度的算法的基础上的优化最小化方法，以获得局部最优解。然后，我们将此算法嵌入到整体多细胞问题的算法框架中，并证明其可行性和收敛到至少局部最优的解决方案。仿真结果表明，在多小区系统的时间频率资源利用率RIS的好处。
2022-02-23 cs.IT cs.NI math.IT
Beyond Cell-free MIMO: Energy Efficient Reconfigurable Intelligent Surface Aided Cell-free MIMO Communications
无小区系统可以通过使多个基站（BS）能够以由于BS的大规模部署而导致的高硬件和电源成本为代价来协作地为没有小区边界的用户服务，从而有效地消除小区间干扰。为了解决这个问题，低成本的可重构智能表面（RIS）可以作为一个有前途的技术，以提高能源效率的无细胞系统。在本文中，我们考虑了一个RIS辅助无小区MIMO系统，其中多个RIS部署在BS和用户周围，以低成本的方式通过可重构反射来创建有利的传播条件，从而增强无小区MIMO通信。为了最大限度地提高能量效率，提出了一种混合波束形成（HBF）方案，该方案由基站处的数字波束形成和基于RIS的模拟波束形成组成。建立了能源效率最大化问题的数学模型，并设计了求解该问题的迭代算法。研究了发射功率、RIS数目和RIS大小对能量效率的影响。理论分析和仿真结果表明，最优能量效率取决于RIS的数量和RIS的大小。数值计算也表明，该系统可以实现更高的能量效率比传统的。
2020-11-17 cs.IT eess.SP math.IT
Two-Phase Channel Estimation for RIS-Aided Cell-Free Massive MIMO with Electromagnetic Interference
本文研究了存在电磁干扰的RIS辅助无小区大规模MIMO系统，提出了一种结合分数功率控制辅助导频分配的两阶段信道估计方案，推导了下行链路频谱效率闭式表达式，有效补偿了电磁干扰引起的性能下降。
2024-07-15 cs.IT math.IT
RIS and Cell-Free Massive MIMO: A Marriage For Harsh Propagation Environments
本文考虑了无小区大规模多输入多输出（MIMO）系统的援助，一个RIS，以提高系统性能。分布式最大比合并（MRC）被认为是在接入点（AP）。我们介绍了一种聚合的信道估计方法，提供足够的信息，数据处理。所考虑的系统进行了研究，通过使用渐近分析，让AP的数量和/或RIS元素的数量变大。对于有限数量的AP和RIS的工程散射元件，获得了信道容量的下限，并制定了上行链路遍历净吞吐量的封闭形式的表达式。此外，一个简单的方案，用于控制的RIS散射元件的配置提出。数值结果验证了所提出的系统设计的有效性，并量化了在无小区大规模MIMO系统中使用RISs的好处。
2021-09-16 cs.IT math.IT
Optimizing the Placement and Beamforming of RIS in Cellular Networks: A System-Level Modeling Perspective
针对蜂窝网络中RIS部署与波束成形优化问题，本文基于三维信道模型开展系统级建模，证明单RIS扇区下RIS最优部署位置与基站相对，提出新型波束成形设计并推导不同移相器下的可达和速率，实验验证其性能显著优于现有算法。
2023-05-02 cs.IT eess.SP math.IT
RIS Configuration, Beamformer Design, and Power Control in Single-Cell and Multi-Cell Wireless Networks
可重构智能表面（RISs）最近吸引了广泛的兴趣，由于他们的能力，调谐无线传播环境，以提高系统性能的无线网络。本文研究了RIS辅助下的多用户无线网络，给出了几种场景下的资源分配算法。首先，信道估计的问题被认为是，并提出了一种算法，允许单独估计的移动用户到RIS和RIS到基站组件。然后，对于单用户系统的特殊情况，示出了三种可能的方法，以优化相对于在基站处使用的波束形成器和RIS相移的信噪比。接下来，对于具有两个小区的多用户系统，假设信道匹配波束成形，相对于基站发射功率和RIS相移配置，跨用户的下行链路信号与干扰加噪声比的几何平均值被最大化。在这种情况下，RIS被放置在小区边缘，并且一些用户由两个基站联合服务以提高系统性能。数值结果表明，所提出的程序是有效的，RIS带来了显着的性能改善无线系统。
2021-03-20 cs.IT eess.SP math.IT
Joint BS-RIS-User Association and Beamforming Design for RIS-assisted Cellular Networks
可重构智能表面（RIS）是第六代（6 G）网络的革命性技术，因为它具有操纵无线环境的能力。作为一种频率选择性器件，RIS只能有效地对特定频带内的信号传播进行整形。由于这种频率选择性特性，在蜂窝网络中部署RIS将引入复杂的基站（BS）-RIS-用户关联问题，因为相邻BS在不同频带上操作。在本文中，与RIS的频率选择性特性的考虑，我们的目标是联合优化BS-RIS-用户关联，在BS的主动波束赋形，和RIS的被动波束赋形，以最大限度地提高和速率的RIS辅助蜂窝网络。我们首先利用$l_0$ -范数有效地集成BS-RIS-用户关联与有源和无源波束成形。然后，我们采用分数规划（FP）和块坐标下降（BCD）的方法来处理对数和分数的部分和解耦的联合关联和波束形成设计问题成几个子问题。有效的算法相结合的$l_0$ -范数逼近，优化最小化（MM），交替方向的乘法器（ADMM）交替解决的子问题。大量的仿真结果说明了在RIS辅助的蜂窝网络中BS-RIS-用户关联优化的重要性，并验证了所提出的联合关联和波束形成设计算法的有效性。
2022-10-31 cs.IT eess.SP math.IT
A joint precoding framework for wideband reconfigurable intelligent surface-aided cell-free network
无小区网络由于具有较强的抗小区间干扰能力，被认为是提高网络容量的一种很有前途的技术。然而，进一步的容量提高需要部署更多的具有高成本和功耗的基站（BS）。为了解决这个问题，受最近发展起来的可重构智能表面（RIS）技术的启发，我们提出了RIS辅助的无单元网络的概念，以提高低成本和低功耗的容量。关键的想法是用低成本和高能效的RIS取代一些所需的BS。然后，在宽带RIS辅助无小区网络中，我们制定了在BS和RIS的联合预编码设计的问题，以最大限度地提高网络容量。由于制定的问题的非凸性和高复杂性，我们开发了一个交替优化框架来解决这个具有挑战性的问题。特别地，我们通过分式规划将该问题解耦，并交替求解子问题。请注意，在现有的作品中考虑的大多数场景是本文中研究的一般场景的特殊情况，并且所提出的联合预编码框架可以作为在大多数现有的RIS辅助场景中最大化容量的一般解决方案。仿真结果表明，与传统的无小区网络相比，该方案下的网络容量可以得到显著提高。
2021-08-07 cs.IT cs.PF cs.SY
Joint Transmit Beamforming and Reflection Optimization for Beyond Diagonal RIS Aided Multi-Cell MIMO Communication
The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）
针对6G超密集多小区MIMO的干扰问题，本文提出BD-RIS辅助下联合优化发射波束赋形与反射矩阵的AO算法，可最大化加权和速率，性能优于基准方案。
2026-10-14 cs.IT eess.SP math.IT
STAR-RIS Aided NOMA in Multi-Cell Networks: A General Analytical Framework with Gamma Distributed Channel Modeling
同时发射和反射的可重构智能表面（STAR-RIS）能够提供智能无线电环境的全空间覆盖。本文研究了STAR-RIS辅助下行非正交多址（NOMA）多小区网络，其中入射信号在STAR-RIS处的能量被分成两部分用于发射和反射。首先，我们提出了一种拟合的方法来模拟的复合小尺度衰落功率的分布作为易处理的伽玛分布。然后，提供了一个统一的分析框架，基于随机几何捕捉随机位置的RIS-RIS，基站（BS），和用户设备（UE）。基于这个框架，我们推导出典型UE和连接UE的覆盖概率和遍历率。特别是，我们得到封闭形式的表达的覆盖概率在干扰有限的情况下。我们也推导出理论表达式在传统的RIS辅助网络进行比较。分析结果表明，STAR-RIS存在最优的能量分裂系数，同时最大化系统覆盖率和遍历速率。仿真结果表明：1）STAR-RIS能够满足不同侧UE的不同需求; 2）具有适当能量分割系数的STAR-RIS在覆盖和速率性能上优于传统的RIS。
2022-06-21 cs.IT math.IT
Achieving Interference-Free Degrees of Freedom in Cellular Networks via RIS
针对RIS因中继特性难提升蜂窝网络DoF的问题，本文证明存在直连链路时RIS仍可实现无干扰DoF，理论推导了所需RIS单元数，用概率方法解决代数可行性难题，数值结果验证了理论的紧致性。
2024-10-09 cs.IT math.IT
Robust Consensus-Based Distributed Beamforming for Wideband Cell-free Multi-RIS MISO Systems
National and Kapodistrian University of Athens（雅典国立卡波迪斯特里安大学）；University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）
本文提出了一种基于一致性的分布式波束成形方法，用于改进宽带无中心多RIS MISO系统的协作效率。
2026-01-13 cs.IT eess.SP math.IT
Impact of Channel Aging and Electromagnetic Interference on RIS-Assisted Cell-Free Massive MIMO Systems
本文研究信道老化与电磁干扰对RIS辅助无小区大规模MIMO系统的影响，提出两阶段信道估计与投影梯度上升算法，分别提升约10%和10%~15%的频谱效率。
2025-02-26 cs.IT math.IT
Joint Distributed Precoding and Beamforming for RIS-aided Cell-Free Massive MIMO Systems
针对下行链路RIS辅助无小区网络，提出联合分布式预编码与波束成形框架，通过去中心化交替优化求解非凸优化问题，有效降低了复杂度并提升了可扩展性。
2023-11-22 cs.IT eess.SP math.IT
On the performance of Active STAR-RIS-Assisted Cell-Free Massive MIMO Systems with Phase Errors and Channel Aging
本文分析有源STAR-RIS辅助无小区大规模MIMO系统中相位误差与信道老化影响，推导频谱效率闭式解，证明有源STAR-RIS可补偿不利影响，并提出资源块长度设计指南及增加AP和RIS单元以缓解性能下降。
2025-10-15 cs.IT math.IT
Downlink Power Allocation for STAR-RIS-Assisted Cell-Free Massive MIMO with Multi-antenna Users
The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）
本文提出了一种基于ADMM的分数规划算法，用于STAR-RIS辅助的无中心大规模MIMO系统中多天线用户的下行链路功率分配，实现了20%以上的SE提升。
2025-12-20 cs.IT math.IT
Unit Cell Phase-Frequency Profile Optimization in RIS-Assisted Wide-Band OFDM Systems
针对RIS单元相位响应的频率相关性问题，本文构建相频关系模型并提出参数选择与低复杂度联合优化算法，在SISO及多用户MISO OFDM系统中提升了覆盖范围与可达速率。
2023-08-25 cs.IT eess.SP math.IT
Resource Allocation in the RIS Assisted SCMA Cellular Network Coexisting with D2D Communications
针对RIS辅助上行SCMA蜂窝与D2D共存网络，提出基于BCD的联合RB关联、功率控制和RIS相移优化算法，显著提升蜂窝和速率。
2023-04-19 cs.IT eess.SP math.IT
User-Centric Cell-Free Massive MIMO With RIS-Integrated Antenna Arrays
本文提出将RIS集成到无小区大规模MIMO接入点的天线阵列中作为智能发射面，以减轻乘性衰落效应并以低成本匹配大型天线阵列性能，仿真验证了该架构在上行链路中显著提升数据速率的有效性。
2024-09-24 cs.IT eess.SP math.IT
STAR-RIS-Aided Cell-Free Massive MIMO with Imperfect Hardware
本文研究了存在硬件缺陷的STAR-RIS辅助无小区大规模MIMO系统，推导了MMSE信道估计、信道容量下界及MR预编码的下行遍历频谱效率闭式表达式，并证明其性能优于传统系统。
2024-08-26 cs.IT math.IT
EMF-Aware MU-MIMO Beamforming in RIS-Aided Cellular Networks
可重构智能表面（RISs）是关键的新兴第六代（6 G）技术之一，其有望通过添加人工传播路径来改善发送器和接收器之间的链路预算。在这种重新配置的传播环境中，下行链路（DL）多用户多输入多输出（MU-MIMO）为蜂窝网络带来容量改进。它受益于MIMO系统提供的空间维度，以通过应用适当的波束成形（BF）方案来实现在相同的无线电资源上向多个用户同时传输独立的数据流。然而，在某些情况下，长时间为同一用户子集提供服务可能会导致一些不期望的区域，其中平均电磁场暴露（EMFE）超过监管限制。为了解决这一挑战，我们在本文中提出了一种新的电磁场（EMF）感知MU-MIMO BF方案，旨在优化的整体容量下的EMF约束条件下，在RIS辅助蜂窝网络。
2022-09-29 cs.IT eess.SP math.IT
Uplink Performance of RIS-aided Cell-Free Massive MIMO System Over Spatially Correlated Channels
我们考虑了一个实用的空间相关的可重构智能表面（RIS）辅助无小区（CF）大规模多输入多输出（mMIMO）系统与多天线接入点（AP）在空间相关的莱斯衰落信道。采用最小均方误差（MMSE）信道估计器对聚合RIS信道进行估计。然后，我们调查的上行链路频谱效率（SE）与最大比（MR）和本地最小均方误差（L-MMSE）结合在AP和获得的封闭形式的表达式表征前者的性能。我们推导的分析结果的准确性已被广泛的蒙特卡罗模拟验证。我们的研究结果表明，增加RIS元素的数量总是有益的，但当RIS元素的数量足够大时，收益递减。此外，在RIS阵元数目较少的情况下，AP天线数目对系统性能的影响更为显著，而RIS阵元的空间相关性对系统性能的负面影响比AP天线的负面影响更为严重。
2022-09-28 cs.IT eess.SP math.IT
Stochastic Geometry Analysis of RIS-Assisted Cellular Networks with Reflective Intelligent Surfaces on Roads
本文利用基于Cox点过程的随机几何框架建模沿道路部署的RIS与车辆用户，推导覆盖概率并验证该部署可利用传播与遮挡差异显著提升车辆覆盖。
2024-08-09 cs.IT eess.SP math.IT
Wireless Energy Transfer in RIS-Aided Cell-Free Massive MIMO Systems: Opportunities and Challenges
在未来的第六代（6 G）移动网络中，万物互联（IoE）预计将为小型电池供电设备提供极其庞大的连接。事实上，具有有限能量存储容量的大规模设备强加了持续的能量需求，阻碍了通信网络的寿命。作为一种补救措施，无线能量传输（WET）是解决这些关键能源供应问题的关键技术。另一方面，无小区（CF）大规模多输入多输出（MIMO）系统提供了一种有效的网络架构，以实现万物互联的推出。在这篇文章中，我们首先提出了可重构智能表面（RIS）辅助CF大规模MIMO系统的WET的范式，包括其潜在的应用场景和系统架构。讨论并分析了四阶段传输过程，以说明该架构的实用性。然后提出并分析了RIS系统的硬件设计。特别是，我们讨论了三个相应的操作模式和融合的WET技术和RIS辅助CF大规模MIMO。具有代表性的仿真结果，以确认我们所提出的计划取得的优越性能。此外，我们调查的最佳位置部署多个RIS，以实现最佳的系统性能。最后，提出了基于RIS-CF的WET大规模MIMO系统的几个重要研究方向。
2022-01-28 cs.IT math.IT
Ergodic Rate Analysis of STAR-RIS Aided NOMA Systems
这封信分析了遍历速率的同时发送和反射可重构智能表面（STAR-RIS）辅助非正交多址（NOMA）系统，其中从基站到小区边缘用户的直接链路是非视线由于障碍物，和STAR-RIS是用来提供视线链路到这些小区边缘用户。通过将复合信道功率增益的分布拟合为伽马分布，我们推导出了小区边缘用户的各态历经速率和高信噪比斜率的封闭形式的表达式。数值结果表明：1）各态历经速率随STAR-RIS单元数的增加而增加，且高信噪比斜率固定不变; 2）STAR-RIS辅助NOMA系统比常规RIS辅助NOMA系统具有更高的各态历经速率。
2022-07-22 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface (RIS) Assisted Wireless Coverage Extension: RIS Orientation and Location Optimization
最近，可重构智能表面（RIS）吸引了很多的关注，由于他们的能力，通过反射信号向接收器扩展小区覆盖范围。在这封信中，我们分析了一个下行链路RIS辅助网络与一个基站（BS）和一个用户设备（UE）的覆盖范围。由于RIS方向和RIS与BS之间的水平距离对小区覆盖有显著影响，因此我们制定了RIS放置优化问题，以通过优化RIS方向和水平距离来最大化小区覆盖。为了解决该问题，提出了一种覆盖最大化算法（CMA），其中获得了封闭形式的最优RIS方向。数值结果验证了我们的分析。
2020-09-17 cs.ET cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface-Assisted Cell-Free Massive MIMO Systems Over Spatially-Correlated Channels
Cell-Free Massive Multiple-Input Multiple-Output（MIMO）和可重构智能表面（RIS）是应用于超5G网络的两种有前途的技术。本文考虑了无小区大规模MIMO系统的协助下，一个RIS的工程散射元素的RIS之间的空间相关性的存在下，以提高系统的性能。分布式最大比处理被认为是在接入点（AP）。我们介绍了一种聚合的信道估计方法，它提供了足够的信息，数据处理的主要好处是减少信道估计所需的开销。所考虑的系统进行了研究，通过使用渐近分析，让AP的数量和/或RIS元素的数量变大。信道容量的下限得到了一个有限数量的AP和工程散射元素的RIS，和封闭形式的表达式的上行链路和下行链路遍历净吞吐量的制定方面，只有信道统计。基于所得到的分析框架，我们揭示了信道相关性的影响，RIS元素的数量，和每个用户的净吞吐量的导频污染。此外，提出了一种简单的控制方案，用于优化RIS的工程散射元件的配置，这被证明是增加信道估计质量，因此，系统性能。数值结果表明了所提出的系统设计和性能分析的有效性。特别地，在无小区大规模MIMO系统中使用RIS的性能益处被确认，特别是如果AP与用户之间的直接链路具有高概率的不足质量。
2021-12-17 cs.IT math.IT
STAR-RIS-UAV Aided Coordinated Multipoint Cellular System for Multi-user Networks
本文研究了STAR-RIS-UAV辅助的多用户网络多点协作蜂窝系统，通过设计迭代方法同时优化ES和MS协议下的波束成形与收发系数矩阵以最大化系统总速率，显著提升了通信性能与部署灵活性。
2023-05-22 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces: Interplay of Unit-Cell- and Surface-Level Design and Performance under Quantifiable Benchmarks
本文采用基准测试框架，在给定表面尺寸下分析不同基于二极管的单元设计中，单元辐射方向图与控制电路复杂性在远场波束成形中的权衡，为优化RIS辅助无线通信系统奠定基础。
2023-04-04 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-Aided Cell-Free Massive MIMO: Performance Analysis and Competitiveness
在本文中，我们考虑和研究了一个无小区的大规模MIMO（CF-mMIMO）系统辅助可重构智能表面（RIS），其中大量的接入点（AP）合作，以服务于更少数量的用户与RIS技术的帮助。我们考虑不完美的信道状态信息（CSI），其中每个AP使用从上行链路导频获得的本地信道估计，并将共轭波束成形应用于下行链路数据传输。此外，我们考虑在RIS随机波束成形在训练和数据传输阶段。这使我们能够消除估计每个RIS辅助链接的需要，这在文献中已被证明是一项具有挑战性的任务。然后，我们推导出一个封闭形式的表达式的可实现的速率，并用它来评估系统的性能支持数值结果。我们表明，RIS提供的阵列增益提高了系统的覆盖范围，并提供了近2倍的最低速率和1.5倍的每用户吞吐量增加。我们还使用这些结果来提供有关需要用于替换AP的RIS数量的初步见解，同时实现与具有密集AP部署的典型CF-mMIMO系统相似的性能。
2021-05-14 cs.IT eess.SP math.IT
WMMSE-Based Joint Transceiver Design for Multi-RIS Assisted Cell-free Networks Using Hybrid CSI
针对多RIS辅助无蜂窝上行MIMO系统，提出基于混合CSI的WMMSE联合收发机与RIS相移设计，并用算子值自由概率推导仅依赖长期统计的渐近AO算法，在有限前传下实现高速率与低开销。
2024-12-04 cs.IT math.IT
Multiple RISs Assisted Cell-Free Networks With Two-timescale CSI: Performance Analysis and System Design
可重构智能表面（RIS）可以在无小区系统中使用，以通过可配置元件创建从基站（BS）到用户的有利传播条件。然而，在RI辅助的无小区系统设计上的现有工作主要依赖于瞬时信道状态信息（CSI），这可能由于估计的信道的极高维度而招致大量开销。为了解决这个问题，本文提出了一种低复杂度的算法，通过两个时标传输协议，其中在BS和RIS的联合波束成形通过交替优化框架，以最大化平均加权和速率。具体地说，RISs的被动波束形成器通过统计CSI进行优化，而BS的发射波束形成器基于有效信道的瞬时CSI。以这种方式，可实现的加权和速率的封闭形式的表达式推导出，这使得关键参数对系统性能的影响的评估。为了获得更多的见解，一个特殊的情况下，没有视线（LoS）组件进一步调查，其中功率增益的顺序为$\mathcal{O}(M)$实现，$M$是BS天线数量。数值结果验证了我们推导的解析表达式的严密性，并显示了所提出的算法的快速收敛。研究结果表明，该算法的性能与两个时间尺度的CSI与瞬时CSI在低或中等信噪比制度。还评估了RIS元素数量、CSI设置和Rician因子等关键系统参数的影响。此外，通过无细胞范式和部署RIS的显着优势直观地证明。
2022-08-12 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-Assisted Survivable Fronthaul Design in Cell-Free Massive MIMO System
本文研究RIS在无小区大规模MIMO系统中提升前传可生存性，通过LOS增强和资源共享两种机制，提出WMMSE与黎曼梯度下降结合的优化方案，使冗余容量减少65.6%并达到99%可生存性。
2025-05-25 cs.IT eess.SP math.IT
Phase Shift Design for RIS-Aided Cell-Free Massive MIMO with Improved Differential Evolution
本文提出一种仅利用信道统计信息的RIS辅助无小区大规模MIMO相移设计方法，并开发改进差分进化算法求解非凸优化问题，在直连链路高概率场景下显著提升上行总遍历吞吐量。
2023-08-12 cs.IT eess.SP math.IT
Generative AI-Driven Phase Control for RIS-Aided Cell-Free Massive MIMO Systems
Department of Electronics and Communication Engineering, Indian Institute of Technology, Roorkee（电子与通信工程系，印度理工学院，罗尔基）
本文提出两种生成式AI方法用于优化RIS辅助cell-free mMIMO系统中的相位偏移，GCDM和GCDIM在提升频谱效率的同时显著降低计算开销。
2026-02-11 cs.IT cs.LG math.IT
Cell-Edge Performance Booster in 6G: Cell-Free Massive MIMO vs. Reconfigurable Intelligent Surface
本文针对6G网络的小区边缘性能瓶颈，构建公平场景并利用大量数值结果，对比分析了可重构智能表面与无小区大规模MIMO在小区边缘的性能表现。
2023-04-07 cs.IT eess.SP math.IT
Distributed Sum-Rate Maximization of Cellular Communications with Multiple Reconfigurable Intelligent Surfaces
可重构智能表面（RISs）技术作为一种低成本的覆盖扩展和信号传播控制解决方案，近年来引起了学术界和工业界的极大兴趣。在本文中，我们研究了一个多小区宽带通信系统的下行链路，包括单天线基站（BS）和它们相关联的单天线用户，以及多个无源RISs。我们假设每个BS控制单独的RIS并执行正交频分复用（OFDM）传输。从各种先前的作品中，RIS单元元件被认为是频率平坦移相器，我们将它们建模为洛伦兹谐振器，并提出了一个联合设计的BS的功率分配，以及多个RIS的相位分布，目标是多小区系统的和速率最大化。我们制定了一个具有挑战性的分布式非凸优化问题，这是通过连续凹近似解决。分布式实现所提出的设计进行了讨论，所提出的仿真结果展示了各种系统参数的相互作用的总和速率，验证了性能提升的作用的RIS。
2022-08-02 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation for Reconfigurable Intelligent Surface-Assisted Cell-Free Communications
最近的研究集中在可重构智能表面（RIS）辅助的无蜂窝系统上，其目标是增强无蜂窝网络的覆盖并降低成本。然而，目前的研究假设完美的信道状态信息是已知的。在这种情况下，渠道获取当然是一个困难。本文主要研究基于RIS的无信元信道估计。为此，指出了两个独特的特性：1）对于所有用户，在基站（BS）和RIS之间存在公共信道;以及2）对于所有BS，在RIS和用户之间存在公共信道。基于这两个特点，研究了级联和双时标信道估计问题。针对这两个问题分别提出了两种解决方案：基于三维多测量矢量（3D-MMV）的压缩感知技术和多基站协作导频缩减方法。最后，仿真结果表明了我们所提出的方案的有效性。
2022-07-28 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming Design for Beyond Diagonal RIS-Aided Cell-Free Massive MIMO Systems
本文提出了一种基于超对角RIS的混合波束成形设计方法，通过交替优化算法和R-L-BFGS算法提升CF mMIMO系统的覆盖和空间复用性能。
2025-11-29 cs.IT eess.SP math.IT
Mutual Coupling and Unit Cell Aware Optimization for Reconfigurable Intelligent Surfaces
可重构智能表面（RISs）是一种新兴的技术，用于以低且可承受的成本、复杂性和功耗来增强无线网络的性能。我们介绍了一种算法，用于优化的单输入单输出RIS辅助系统中的RIS建模，通过使用电磁兼容的框架，基于互阻抗。更准确地说，我们提供了以下新的贡献：（i）在没有相互耦合的散射元件的RIS，我们推导出了一个封闭的形式表达的最佳可调阻抗，这固有的帐户之间的相互作用的幅度和相位的集中负载的RIS;以及（ii）在存在互耦合的情况下，我们引入了一种迭代算法来优化RIS的可调阻抗。通过证明目标函数是非减的且有上界的，证明了算法的收敛性。数值结果表明，当散射单元间距小于波长的一半时，散射单元间的互耦效应会显著影响端到端的信噪比。如果通过明确考虑互耦合的影响来优化RIS，则可以获得更好的端到端SNR。
2020-11-29 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Empowered Device-to-Device Communication Underlaying Cellular Networks
可重构智能表面（RIS）是实现频谱、能量和成本高效的无线网络的一项新的革命性技术。本文研究了蜂窝网络下的RIS授权的设备到设备（D2 D）通信的资源分配，其中RIS用于增强期望信号并抑制配对的D2 D和蜂窝链路之间的干扰。我们最大化整个网络的频谱效率（SE）（即，D2 D用户和蜂窝用户的总速率）和能量效率（EE），通过在信号与干扰加噪声比约束和其他实际约束下联合优化资源重用指示符、发射功率和RIS的被动波束成形。为了解决非凸问题，我们首先提出了一个有效的用户配对计划的基础上相对信道强度来确定资源重用指标。然后，发射功率和RIS的被动波束形成联合优化，以最大化SE提出的迭代算法，交替优化，逐次凸逼近，拉格朗日对偶变换和二次变换的基础上的技术。此外，EE-最大化问题的解决交替算法集成Dinkelbach的方法。同时，对两种算法的收敛性和复杂度进行了分析.数值结果表明，所提出的设计实现了显着的SE和EE的增强相比，传统的底层D2 D网络没有RIS和其他基准。
2020-07-20 cs.IT eess.SP math.IT
On the Deployment of Reconfigurable Intelligent Surfaces in the Presence of Blockages
可重构智能表面（RIS）辅助无线通信是一种很有前途的方法，以提高蜂窝用户的覆盖。当蜂窝用户与其服务基站（BS）之间的直接链路由于阻塞而较弱或不可用时，来自RIS的信号的受控反射在mm波/THz网络中特别有用。然而，用户-RIS和用户-BS链路的联合阻塞可能显著降低RIS辅助传输的性能。本文旨在研究联合阻塞对下行链路性能的影响。当RIS位置与BS位置耦合时，使用随机几何工具，我们获得RIS的最佳放置，以最小化用户-RIS和用户-BS链路的联合阻塞概率或最大化下行链路覆盖概率。结果表明，在基站的小区边缘附近安装RIS通常提供最佳覆盖。此外，在街道交叉口部署RIS提高了覆盖概率。对于与部署在足够接近交叉口的BS相关联的用户，与BS耦合的RIS相比，交叉口安装的RIS提供更好的覆盖性能。
2023-03-13 cs.IT math.IT
Robust Security Energy Efficiency Optimization for RIS-Aided Cell-Free Networks with Multiple Eavesdroppers
在本文中，我们研究了可重构智能表面（RIS）辅助安全无细胞网络下的能源效率（EE）问题，其中存在多个合法用户和窃听者（Eves）。我们制定了一个最大最小安全EE优化问题，通过联合设计分布式主动波束形成和人工噪声在基站以及被动波束形成在RISs在实际的约束条件下。针对这一问题，首先将原优化问题分解为两个子问题，然后基于分式规划、约束凸-凸过程（CCCP）和半定规划（SDP）技术，提出了求解每个子问题的迭代优化算法。然后，交替求解这两个子问题，直到收敛，得到最终解。接下来，我们扩展到不完美的信道状态信息的Eves的链路，并研究了鲁棒SEE波束形成优化问题，通过引入中断概率约束。在此基础上，首先利用Bernstein型不等式和球边界技术将不确定中断概率约束转化为确定中断概率约束，然后基于S-过程、逐次凸逼近、CCCP和SDP技术，提出了一种求解原问题解的交替迭代算法。最后，仿真结果表明了所提出的方案的有效性。
2022-11-10 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces Aided Multi-Cell NOMA Networks: A Stochastic Geometry Model
通过激活阻塞用户和改变连续干扰消除（SIC）序列，可重构智能表面（RISs）成为增强非正交多址（NOMA）系统的希望。利用随机几何方法研究了下行链路RIS辅助NOMA网络。首先介绍了RIS反射信道的独特路径损耗模型。然后，我们评估的角度分布的基础上的泊松簇过程（PCP）模型，从理论上证明了入射角和反射角是均匀分布的。此外，我们推导出封闭形式的分析和渐近表达式的覆盖概率的配对NOMA用户。最后，我们推导了两个配对NOMA用户的遍历速率的解析表达式，并计算了典型用户的渐近表达式。分析结果表明：（1）当RIS长度增加时，可达速率达到一个上限;（2）利用RIS可以在不影响带宽的情况下提高路径损耗截距，从而提高系统性能。我们的研究结果表明：1）RIS辅助NOMA网络具有优于传统的NOMA网络的性能，2）在NOMA系统中的SIC顺序可以改变，因为RIS能够改变NOMA用户的信道质量。
2020-08-17 cs.IT math.IT
Improved Differential Evolution for Enhancing the Aggregated Channel Estimation of RIS-Aided Cell-Free Massive MIMO
针对RIS辅助无小区大规模MIMO在空间相关性下的信道估计问题，提出增强版差分进化算法优化RIS相移以最小化NMSE，有效避免局部极小值并显著提升了估计质量。
2025-07-14 cs.IT eess.SP math.IT
STAR-RIS-Assisted Cell-Free Massive MIMO with Multi-antenna Users and Hardware Impairments Over Correlated Rayleigh Fading Channels
本文建模含硬件损伤的多天线STAR-RIS辅助无蜂窝大规模MIMO，分析两种上行处理架构并推导SE表达式，证明增加天线、AP和RIS单元可缓解损伤，且Level 2始终优于Level 1。
2025-03-17 cs.IT eess.SP math.IT
STAR-RIS Assisted Cell-Free Massive MIMO System Under Spatially-Correlated Channels
本文研究空间相关信道下STAR-RIS辅助无蜂窝大规模MIMO系统的下行性能，提出低开销信道估计与无源波束成形设计方法，推导出可达速率闭式表达式，并揭示信道相关性、表面单元数量和导频污染对系统性能的影响。
2023-11-30 cs.IT math.IT
Performance Analysis of STAR-RIS-Assisted Cell-Free Massive MIMO Systems with Electromagnetic Interference and Phase Errors
本文针对STAR-RIS辅助无蜂窝大规模MIMO系统，研究电磁干扰和相位误差的影响，提出投影梯度下降算法优化系数矩阵，并推导频谱效率闭式表达式，实现NMSE提升近30%、SE提升超10%。
2025-10-09 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-Assisted Survivable Backhaul Recovery in Small-Cell Systems
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Bilkent University（比尔肯特大学）
针对小小区网络回程电缆故障，提出可重构智能表面（RIS）辅助的备份框架，通过联合优化基站选择、RIS相位和预编码向量最大化可解析回程流量，将生存率从58%提升至72%。
2026-05-26 cs.IT eess.SP math.IT
