Empowering Base Stations with Co-Site Intelligent Reflecting Surfaces: User Association, Channel Estimation and Reflection Optimization
智能反射面（IRS）是一种有效提高无线通信性能的技术。现有的文献主要考虑IRS被部署在用户终端附近，以提高其性能。然而，如果IRS需要密集地部署在网络中以迎合随机用户位置，则这种方法可能会产生高成本。为了避免这样高的部署成本，在本文中，我们考虑了一种新的IRS辅助无线网络架构，IRS部署在每个基站（BS）附近，以协助其与分布式用户的通信，无论他们的位置。除了显著增强IRS的信号覆盖之外，与传统的用户侧IRS相比，该方案通过利用短距离上的几乎静态的BS-IRS信道来帮助减少IRS关联的信道估计开销。针对该方案，我们提出了一种新的两阶段传输协议，以实现IRS信道估计和反射优化的上行链路数据传输效率。此外，我们提出了有效的方法来解决用户IRS关联问题的基础上长期的信道知识和选定的用户IRS BS级联信道估计问题。最后，所有IRS的无源反射与BS的多天线接收组合联合优化，以最大化所有用户之间的数据传输的最小可实现速率。数值结果表明，所提出的共站IRS授权BS方案可以实现显着的性能增益比传统的BS没有共站IRS和现有的IRS信道估计和反射优化方案，从而使一个有吸引力的低成本和高性能的BS设计，为未来的无线网络。
2022-05-26 cs.IT eess.SP math.IT
Passive Reflection Codebook Design for IRS-Integrated Access Point
本文针对IRS集成接入点提出基于方位角扇区划分的离线码本设计，通过AO和SDR优化码字以最大化SMAECP，从而在降低导频开销的同时提升覆盖性能。
2024-01-15 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity Maximization of the 6G Networks Deploying IRS
工作的目标是提高微小区的容量，即，使得两层网络的微小区基站能够服务于增加数量的设备。因此，该工作在微小区中部署了IRS，并且在降低微基站的发射功率的情况下实现了性能的显著改善。
2023-03-21 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-Passive/Active-IRS Enhanced Wireless Coverage: Deployment Optimization and Cost-Performance Trade-off
本文研究多被动/主动IRS辅助无线网络的部署优化问题，通过联合优化IRS选址与反射元件数量，在满足所有小区SNR目标的同时最小化总部署成本，并提出顺序细化加部分枚举算法，实现优于基线策略的成本-性能权衡。
2023-09-21 cs.IT eess.SP math.IT
Site-Specific Deployment Optimization of Intelligent Reflecting Surface for Coverage Enhancement
本文研究站点特定场景下IRS部署优化，结合天线与单元方向图建立链路级性能模型，并将多IRS部署归约为整数线性规划求解，证明有源IRS在覆盖速率、公平性和服务范围上优于无源IRS。
2024-05-05 cs.IT math.IT
Stochastic Geometry Analysis of IRS-Assisted Downlink Cellular Networks
使用随机几何工具，我们开发了一个全面的框架来分析各种类型的用户（例如，由直接基站（BS）传输和间接智能反射表面（IRS）辅助传输服务的用户）。所提出的随机几何框架可以捕获由直接传输和/或IRS辅助传输支持的典型用户所经历的信道衰落、BS和IRS的位置、任意相移和干扰的影响。对于IRS辅助传输，我们首先将来自最近IRS的期望信号功率建模为缩放的广义伽马（GG）随机变量的和，其参数是IRS相移的函数。然后，我们推导出拉普拉斯变换（LT）的接收信号功率的封闭形式。此外，我们从多个IRS的聚合干扰建模为正态随机变量的总和。然后，我们推导出所有IRS和BS的聚合干扰的LT。推导出的LT表达式被用来计算覆盖概率，遍历容量，和EE的直接BS传输服务的用户，以及IRS辅助传输服务的用户。最后，我们推导出整体网络覆盖概率，遍历能力，和EE的基础上的分数的直接和IRS辅助用户，这是定义为一个函数的IRS的部署强度，以及阻塞概率的直接传输链路。数值结果验证了推导出的解析表达式，并提取有用的见解IRS元素的数量，大规模部署的IRS和BS，IRS干扰的直接传输的影响。
2021-08-10 cs.IT math.IT
Trilateration-Based Device-Free Sensing: Two Base Stations and One Passive IRS Are Sufficient
经典的三边测量技术可以根据每个目标到具有已知坐标的三个锚点的距离来定位每个目标。通常，这种技术需要所有的锚和目标，例如，全球导航卫星系统（GNSS）中的卫星和移动电话，以主动地发送/接收无线电信号，使得可以测量在每个锚点和每个目标之间传播的单向无线电信号的延迟。令人兴奋的是，本文将表明，三边测量技术可以推广到的情况下，三个锚和所有的目标只是被动地反射无线电信号的雷达网络中，即使在被动IRS和被动目标之间的传播延迟是难以直接测量的，和数据关联问题的多传感器多目标跟踪出现。具体而言，我们认为，在蜂窝网络中的两个基站（BS），一个被动智能反射表面（IRS），和多个被动目标组成的设备的传感，实现通感一体化（ISAC）。两个BS在下行链路中发送正交频分复用（OFDM）信号，并且基于目标经由/不经由IRS的反射信号来估计目标的位置。我们提出了一个有效的三边测量为基础的战略，可以首先估计每个目标的距离，两个BS和IRS，然后本地化的目标。数值结果表明，所考虑的网络传感结构与异构锚可以优于其对应的三个BS。
2022-05-27 cs.IT eess.SP math.IT
Integrating Intelligent Reflecting Surface into Base Station: Architecture, Channel Model, and Passive Reflection Design
本文提出将IRS集成到基站天线罩内的新架构，建立包含直射及单次、两次反射的逐元件近场信道模型，并针对有无完美CSI分别设计逐次细化方法和IRPA优化反射系数，显著提升上行和速率。
2023-05-31 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Efficient Design of IRS-NOMA Networks
将智能反射面（IRS）和非正交多址接入（NOMA）相结合是提高通信覆盖和能量效率的有效解决方案。在本文中，我们专注于一个IRS辅助NOMA网络，并提出了一种节能算法，以产生一个很好的折衷之间的总和速率最大化和总功耗最小化。我们的目标是最大限度地提高系统的能量效率，通过联合优化在BS的发射波束成形和在IRS的反射波束成形。具体地，IRS上的低成本无源元件的发射波束形成和相位被交替地优化，直到收敛。仿真结果表明，该算法在IRS-NOMA中的性能优于传统的OMA-IRS和具有随机相位IRS的NOMA。
2020-09-11 cs.IT eess.SP math.IT
Mobile-IRS Assisted Next Generation UAV Communication Networks
关于智能反射表面（IRS）辅助无人机（UAV）通信的先前研究集中于IRS的固定位置或安装在UAV上。IRS位于固定位置的假设将阻止移动用户最大化许多无线网络益处，诸如数据率和覆盖。此外，由于各种原因，假设IRS放置在UAV上是不切实际的，包括IRS的重量和尺寸以及恶劣天气下的风速。与以往的研究不同，本研究假设将一架无人机和一个安装在移动地面车辆（M-IRS）上的IRS部署在物联网（IoT）6 G无线网络中，以最大限度地提高平均数据率。这种使用M-IRS辅助UAV系统提供无线覆盖的方法有望在智慧城市中实现。在本文中，我们制定了一个优化问题，找到一个有效的无人机轨迹，一个有效的路径M-IRS，和用户的功率分配系数，最大化的平均数据率的移动地面用户。由于其棘手性，我们提出了有效的技术，可以帮助找到解决方案的优化问题。首先，我们表明，我们的动态功率分配技术优于固定功率分配技术的网络平均和速率。然后，我们采用个人的运动模型（随机路点模型），以表示用户的运动范围内的覆盖区域。最后，我们提出了一种有效的方法，使用遗传算法（GA）找到一个有效的轨迹为无人机，和一个有效的路径M-IRS提供无线连接的移动用户在他们的运动。仿真结果表明，与静态IRS系统相比，该方法可以使平均数据率提高15%，与无IRS系统相比，该方法可以使平均数据率提高25%.
2022-07-08 cs.IT math.IT
The Deployment of IRS in UAV-Empowered 6G Networks
具有实时重新配置固有电磁反射和吸收特性的智能反射表面（IRSs）为改善恶劣环境下的无线连接提供了无与伦比的前景。无人机（UAV）辅助的无线网络被演进为对抗非视距（NLoS）场景的可靠解决方案。因此，IRS授权的无人机辅助蜂窝网络将成为改善覆盖和用户体验的重要角色。研究了IRS-UAV辅助网络中路径损耗最小化和数据传输速率最大化问题。在此背景下，工作分析了路径损耗和可实现的速率利用毫米波（毫米波）载波考虑传统的无人机模型和IRS授权的无人机通信模型。研究表明，与传统的无人机辅助通信模型相比，IRSempowered无人机通信模型能够显著降低路径损耗，提高可达数据速率。
2022-05-07 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Surface Empowered Integrated Sensing and Communication: From Coexistence to Reciprocity
本文研究IRS赋能的ISAC，分析其基本特征、辅助感知架构、信道控制与部署优化目标，并揭示不同部署下感知与通信的相互作用及未来方向。
2023-11-01 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Optimization of Active and Passive Beamforming in Multi-IRS Aided mmWave Communications
智能反射面（IRS）被认为是缓解毫米波（mmWave）通信中阻塞效应、提高覆盖率的一种很有前途的技术。为了探索IRS对毫米波通信性能的影响，我们研究了多IRS辅助的毫米波通信网络，并通过联合优化有源和无源波束成形以及用于辅助的IRS集合来制定和速率最大化问题。由于目标函数缺乏凸性和IRS选择变量的二进制性质，优化问题是棘手的。为了解决复杂的非凸问题，提出了一种交替迭代方法。特别地，利用分式规划方法对主、被动波束形成进行了优化，并通过枚举法求解了IRS选择的优化问题。仿真结果表明，我们所提出的方法的性能增益。
2022-10-04 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface Deployment for Low-Altitude Coverage: Illumination Geometry, Directional Characteristics, and Optimization
Tsinghua University（清华大学）
针对低空覆盖，本文建立含IRS辐射方向图的三维信道模型，构建预算约束下的IRS部署优化问题，提出混合整数AO算法，仿真显示其比基准方案的最坏情况SNR更高。
2026-09-01 cs.IT math.IT
A Cascaded Multi-IRSs Beamforming Method in mmWave Communication Systems
本文研究了如何联合设计级联多个IRS的相移和BS的预编码矢量，以提高密集城区的覆盖。我们的目标是最大化的信号噪声比（SNR）的用户设备（UE）接收到的信号，通过采用这种方法。然而，它是一个约束非凸优化问题，是NP-难的。为了解决这个问题，我们简化它利用毫米波无线系统的特点，优化问题分解成多个子优化问题。利用毫米波系统中无线信道的渐近正交性来求解次优化问题，最终得到了一个封闭形式的次优化解。仿真结果表明，该方案能有效提高城市密集区的覆盖率。
2021-03-09 cs.IT math.IT
Weighted Sum-Rate Maximization for Multi-IRS Aided Cooperative Transmission
研究了多智能反射面（IRSs）辅助无线网络，在多天线基站（BS）和多个单天线小区边缘用户之间部署IRSs协同辅助通信。我们的目标是通过联合优化BS的发射波束成形和IRS的相移，最大限度地提高所有小区边缘用户的加权和速率。特别地，波束形成采用拉格朗日方法进行优化求解，相位偏移采用黎曼流形共轭梯度（RMCG）方法进行求解。数值结果表明，一个显着的吞吐量提高了多个IRS的援助。
2020-02-12 cs.IT eess.SP math.IT
IRS for Multi-Access Edge Computing in 6G Networks
多访问边缘计算（MEC）中的计算卸载是实现资源密集型智能应用的有效范例。然而，当用于卸载计算活动的无线信道是敌对的时，MEC的适当优点可能无法完全实现。智能反射表面（IRS）是一种新技术，它可以以可编程的方式优化无线传输环境，改善用户设备（UE）和基站（BS）之间的连接。在本文中，MEC架构的性能进行了分析，考虑IRS辅助和没有IRS的通信场景的背景下，城市微蜂窝场景。研究表明，IRS的部署可以显著降低频谱和能量消耗。
2022-06-10 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Efficient Resource Allocation for IRS-Assisted Multi-Antenna Uplink Systems
在本文中，我们研究的资源分配的智能反射面（IRS）辅助上行链路系统中，基站配备了多个天线。我们建议联合优化用户的发射功率，在基站的主动波束成形，和在IRS的被动波束成形，以最大限度地提高整个系统的能源效率，同时保持用户的最小速率约束。该问题属于一个非常棘手的非凸双二次规划问题，提出了一种基于块坐标下降的迭代求解方法。进行了大量的模拟，以证明所提出的计划的有效性和在IRS有更多的元素的好处。
2020-07-20 cs.IT math.IT
Analysis and Optimization of A Double-IRS Cooperatively Assisted System with A Quasi-Static Phase Shift Design
单智能反射面（IRS）辅助系统的分析和优化已经得到了广泛的研究，而对多IRS辅助系统知之甚少。本文研究了一种双IRS协作辅助下行链路系统的分析和优化，其中多天线基站（BS）通过IRS间信道连接的两个多单元IRS为单天线用户提供服务。任何两个节点之间的信道建模与莱斯衰落。基站采用瞬时CSI自适应最大比传输（MRT）波束形成器，两个IRS采用协作准静态相移设计。目标是以低的相位调整成本和计算复杂性最大化平均可达速率，该平均可达速率可以由BS和用户之间的等效信道的平均信道功率来反映。首先，我们得到易于处理的表达式的平均信道功率的等效信道中的一般莱斯因子，纯视线（LoS），和纯非视线（NLoS）制度，分别。然后，我们共同优化的两个IRS的相移，以最大限度地提高这些制度的等效信道的平均信道功率。优化问题是具有挑战性的非凸问题。我们获得了全局最优的封闭形式的解决方案的某些情况下，并提出计算效率高的迭代算法，以获得其他情况下的稳定点。接下来，我们比较了计算复杂性优化的相移和最佳平均信道功率的双IRS合作辅助系统与对应的单IRS辅助系统在大量的反射元件在三个制度。最后，我们在数值上证明了显着的收益，在不同的系统参数的现有解决方案的建议的解决方案。
2022-06-05 cs.IT eess.SP math.IT
Blind Beamforming for Coverage Enhancement with Intelligent Reflecting Surface
本文提出一种无需信道状态信息的盲波束成形方法，仅利用接收信号功率数据提升智能反射面覆盖场景下的最小信噪比，理论保证接近最优，现场测试显示显著增益。
2024-07-17 cs.IT eess.SP math.IT
Optimizations with Intelligent Reflecting Surfaces (IRSs) in 6G Wireless Networks: Power Control, Quality of Service, Max-Min Fair Beamforming for Unicast, Broadcast, and Multicast with Multi-antenna Mobile Users and Multiple IRSs
智能反射表面（IRSs）最近受到了广泛关注，并且被设想用于促进6 G通信网络。在本文中，无线通信IRS单元的辅助下，我们制定了优化问题的功率控制下的服务质量（QoS）和最大-最小公平QoS下的三种业务模式从基站（BS）到移动用户（MU）：单播，广播和组播。通过联合设计BS的发射波束形成和IRS的相移矩阵来实现优化。对于QoS下的功率控制，文献中现有的IRS研究仅针对单播设置，而没有IRS工作考虑了最大最小公平QoS。此外，我们将上述优化研究扩展到多天线移动用户或/和多个智能反射表面的新设置。对于所有上述优化，我们提供了详细的分析，提出有效的算法。总之，我们提出了一个全面的研究优化问题，包括功率控制，QoS和公平性的无线网络增强IRS。
2019-08-13 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-Active/Passive-IRS Enabled Wireless Information and Power Transfer: Active IRS Deployment and Performance Analysis
本文研究多主动/被动IRS辅助的无线信息与能量传输系统，通过闭式优化AIRS部署位置以最大化WIT下的接收信噪比和WPT下的接收信号功率，并证明该策略优于传统全被动IRS方案。
2023-07-04 cs.IT eess.SP math.IT
Semi-Blind Joint Channel and Symbol Estimation in IRS-Assisted Multi-User MIMO Networks
智能反射面（IRS）是未来第五代无线通信的一项重要技术。在完全被动的IRS辅助系统中，信道估计是具有挑战性的，并且应当仅在基站处或在终端处执行，因为IRS的元件不能处理信号。在这封信中，我们制定了一个基于张量的半盲接收机，解决了联合信道和符号估计问题的IRS辅助多用户多输入多输出系统。所提出的方法依赖于广义PARATUCK张量模型的IRS反射的信号，基于一个两阶段的封闭形式的半盲接收机使用Khatri-Rao和Kronecker分解。仿真结果表明，所提出的半盲接收机的优良性能，在归一化均方误差和符号出错率，以及较低的计算复杂性，最近提出的并行因子分析为基础的接收机相比。
2022-05-04 cs.IT eess.SP math.IT
IRS Meets Relaying: Joint Resource Allocation and Passive Beamforming Optimization
智能反射面（IRS）是近年来兴起的一种通过无源信号反射来提高无线通信性能的新技术。在这封信中，我们解锁IRS控制器在中继信息的潜力，并提出了一种新的IRS辅助通信系统与IRS被动反射和主动中继。具体来说，我们共同优化解码和转发（DF）中继的IRS控制器和IRS被动波束形成的时间分配，以最大限度地提高所提出的系统的可实现的速率。我们还比较了所提出的系统的速率性能与传统的IRS没有中继，并揭示了一个优于其他的条件。仿真结果表明，该设计可以显著提高IRS辅助系统的覆盖/速率性能。
2021-06-23 cs.IT math.IT
A Low-Complexity Algorithmic Framework for Large-Scale IRS-Assisted Wireless Systems
智能反射面（IRSs）是下一代无线通信网络的革命性推动者，具有自定义无线电传播环境的能力。为了充分利用IRS辅助的无线系统的潜力，反射元件必须与传统的通信技术联合优化。然而，由此产生的优化问题提出了重大的算法挑战，主要是由于大规模的非凸约束引起的被动硬件实现。在本文中，我们提出了一个低复杂度的算法框架，结合交替优化和基于梯度的方法，大规模的IRS辅助无线系统。该算法可证明收敛到一个稳定点的优化问题。大量的仿真结果表明，该框架提供了显着的加速比与现有的算法相比，同时实现了可比的或更好的性能。
2020-10-09 cs.IT eess.SP math.IT
IRS-Assisted Green Communication Systems: Provable Convergence and Robust Optimization
智能反射面（IRSs）由于其能够定制良好的无线传播环境而被认为是绿色无线通信的关键使能者。本文研究了IRS辅助的绿色多用户多输入单输出（MISO）系统的资源分配问题。为了最小化总的发射功率，在接入点（AP）的波束成形矢量和在多个IRS的相移联合优化，同时考虑到最低要求的服务质量（QoS）的多个用户。首先，两种新的算法，即基于惩罚的交替最小化（AltMin）算法和内部近似（IA）算法，开发解决非凸性的制定优化问题时，完美的信道状态信息（CSI）是可用的。与现有的设计，不能确保收敛，建议的惩罚为基础的AltMin和IA算法保证收敛到一个稳定点和Karush-Kuhn-Tucker（KKT）的解决方案的设计问题，分别。其次，研究了AP和用户之间信道的CSI的不完善知识的影响。为此，一个非凸的鲁棒优化问题，制定和惩罚为基础的AltMin算法扩展到获得一个稳定的解决方案。仿真结果表明，这两种算法的收敛速度和可实现的总发射功率之间的关键权衡。此外，我们表明，所提出的算法可以显着降低在AP的总发射功率相比，各种基线计划和最佳数量的发射天线和IRS反射元件，最大限度地减少所考虑的系统的总功耗，是有限的。
2020-11-12 cs.IT eess.SP math.IT
Resource Allocation for Multi-Cell IRS-Aided NOMA Networks
提出了一种新的多小区智能反射面（IRS）辅助非正交多址接入（NOMA）网络资源分配框架，其中IRS用于增强无线业务。联合用户关联，子信道分配，功率分配，相移设计和解码顺序确定的问题制定最大化可实现的和速率。将具有挑战性的混合整数非线性问题分解为连续变量的优化子问题（P1）和整数变量的匹配子问题（P2）。为了解决非凸优化问题（P1），提出了利用凸上界替换、逐次凸逼近和半定松弛等松弛方法来分配发射功率、设计反射矩阵和确定译码顺序的迭代算法。根据组合问题（P2），提出了基于交换匹配的算法，以实现用户、基站和子信道之间的双边交换稳定状态。数值结果表明：1）IRS可以使多小区NOMA网络的总速率提高35%; 2）所提出的多小区IRS辅助NOMA网络算法的能量效率比传统NOMA算法高22%; 3）通过合理选择IRS的位置，可以在频谱效率和覆盖面积之间进行权衡。
2020-11-13 cs.IT eess.SP math.IT
User Power Measurement Based IRS Channel Estimation via Single-Layer Neural Network
本文提出一种基于用户接收信号功率测量和单层神经网络的IRS级联信道估计方法，无需额外导频，能显著提升多用户系统的最小接收信噪比。
2023-09-15 cs.IT eess.SP math.IT
Relay Aided Intelligent Reconfigurable Surfaces: Achieving the Potential Without So Many Antennas
本文提出了一种新的中继辅助智能可重构表面（IRS）架构，为未来的无线通信系统。所提出的架构，它包括两个并排的智能表面连接通过全双工继电器，有潜力实现有前途的收益的智能表面，同时需要更少的反射元件。因此，所提出的IRS架构需要显著更少的信道估计和波束训练开销，并且与经典IRS方法相比提供更高的鲁棒性。此外，由于在两个表面上划分IRS反射过程，这些表面的位置和取向可以被优化以扩展无线通信覆盖并增强系统性能。在本文中，可实现的速率和所需的元件数量，使用建议的继电器辅助IRS架构的第一个解析的特点，然后使用数值模拟进行评估。结果表明，所提出的架构可以实现数据率的目标，与典型的IRS解决方案相比，更少的元素，这突出了这些智能表面的实际部署的一个有前途的路径。
2020-06-11 cs.IT eess.SP math.IT
IRS-Enhanced OFDM: Power Allocation and Passive Array Optimization
智能反射面技术是实现未来无线通信系统频谱和能量高效的一种新技术。通过自适应地改变入射信号的相位/幅度，从而通过大量的可重构无源反射元件建立良好的信道响应，IRS能够经济有效地提高其附近移动用户的通信性能。在本文中，我们研究了一个IRS增强的正交频分复用（OFDM）系统中，IRS部署，以协助附近的用户和其相关的基站（BS）之间的通信。我们的目标是最大限度地提高下行链路可达速率的用户通过联合优化的发射功率分配在BS和无源阵列的反射系数在IRS。虽然制定的问题是非凸的，因此很难解决，我们提出了一个有效的算法，以获得高品质的次优解，通过交替优化BS的功率分配和IRS的无源阵列系数的迭代方式，随着定制的初始化方法。仿真结果表明，该设计与没有IRS或其他启发式IRS设计相比，显著提高了OFDM链路速率性能。
2019-08-21 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface Enhanced Multi-UAV NOMA Networks
研究了智能反射面（IRS）增强的多无人机（UAV）非正交多址（NOMA）网络。提出了一种新的传输框架，其中多个无人机安装的基站采用NOMA服务于多组地面用户的帮助下，IRS。无人机的三维（3D）布局和发射功率，IRS的反射矩阵，以及用户之间的NOMA解码顺序被联合优化，以最大化所考虑的网络的总速率。针对一类耦合变量混合整数非凸优化问题，提出了一种基于块坐标下降（BCD）的迭代算法。具体地说，原问题被分解成三个子问题，这是交替解决利用惩罚方法和逐次凸逼近技术。所提出的BCD算法被证明是能够获得一个稳定点的原始问题的多项式时间复杂度。数值结果表明：1）与基准方案相比，所提出的用于多UAV网络的NOMA-IRS方案实现了更高的和速率，即，在一些实施例中，本文描述了以下几个方面：1）正交多址（OMA）-IRS和没有IRS的NOMA; 2）IRS的使用能够通过增强UAV到其服务用户的信道质量和减轻UAV间干扰来为多UAV网络提供性能增益;以及3）优化UAV放置可以使NOMA带来的和速率增益由于灵活的解码顺序设计而更加明显。
2021-10-05 cs.IT eess.SP math.IT
Secrecy Rate Maximization in Multi-IRS Millimeter Wave Networks
本文研究了在毫米波（mmWave）网络的物理层配备多个智能反射面（IRS）的安全性增加的问题。在该网络中，多个IRS帮助基站（BS）将信号到达期望的用户，并且同时维护网络的安全性，即保护信号不被不允许的窃听者接收。该方案的目标是通过联合优化BS处的主动波束形成和IRS处的被动波束形成来最大化保密率。这导致了一个非凸优化问题，我们解决分解成两个子问题。这些子问题交替使用半定松弛（SDR）技术解决有源和无源波束形成设计问题。最后，通过仿真对算法的性能进行了评估.这些结果表明，在毫米波频段工作的无线网络中，使用多个IRS在提高保密率方面具有优越性。
2021-05-21 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Beamforming Design and Power Splitting Optimization in IRS-Assisted SWIPT NOMA Networks
提出了一种新的智能反射面（IRS）辅助的同时无线信息和功率传输（SWIPT）非正交多址（NOMA）网络框架，其中IRS用于增强SWIPT的NOMA性能和无线功率传输（WPT）效率。我们制定了一个问题，通过联合优化连续干扰消除（SIC）解码顺序，BS发射波束成形矢量，功率分配（PS）比和IRS相移，同时考虑到服务质量（QoS）的要求和能量收获阈值的每个用户的最小化基站（BS）的发射功率。该问题是一个非凸优化问题，很难直接求解。因此，提出了一个两阶段算法来解决上述问题，通过应用半定松弛（SDR），高斯随机化和逐次凸逼近（SCA）。具体地，在通过在第一阶段中设计IRS相移来确定SIC解码顺序之后，我们交替地优化BS发射波束成形向量、PS比和IRS相移以最小化BS发射功率。数值结果验证了我们提出的优化算法在降低基站发射功率的有效性相比，其他基线算法。同时，与非IRS辅助的网络相比，IRS辅助的SWIPT NOMA网络可以使基站的发射功率降低51.13%。
2021-05-14 cs.IT eess.SP math.IT
Resource Allocation for Active IRS-Assisted Multiuser Communication Systems
智能反射表面（IRSs）由于其定制有利的无线电传播环境的能力而成为下一代无线通信系统的有前途的使能者。然而，在传统的无源结构中，IRS只能调整入射信号的相位，限制了可实现的波束形成增益。为了充分释放IRS的潜力，在本文中，我们考虑了一个更通用的IRS架构，即，有源IRS，其可以在附加电源的支持下同时调整反射入射信号的相位并放大反射入射信号的幅度。为了在主动IRS辅助的多用户系统中实现绿色通信，以基站发射功率最小为目标，联合优化IRS处的反射矩阵和基站处的波束形成向量。资源分配算法设计被公式化为考虑到活动IRS的最大功率预算和用户的服务质量（QoS）要求的优化问题。为了处理非凸设计问题，我们开发了一种新的和计算效率高的算法的基础上的双线性变换和内部逼近方法。所提出的算法是保证收敛到所考虑的问题的局部最优解。仿真结果表明了该方案的有效性相比，两个基线计划。此外，结果揭示，部署主动IRS是一种很有前途的方法，以提高系统性能相比，传统的被动IRS，特别是当强直接链路存在。
2021-11-23 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-Objective Resource Allocation for IRS-Aided SWIPT
在这封信中，我们研究了资源分配的多用户智能反射面（IRS）辅助的同时无线信息和功率传输（SWIPT）系统。具体地，多天线基站（BS）在IRS的辅助下同时向多个能量收集接收器（EHR）和信息解码接收器（IDR）发送能量和信息信号。在这种设置下，我们引入了一个多目标优化（MOOP）框架，通过联合优化BS处的能量/信息波束成形向量和IRS处的相移，来研究数据和速率最大化和总收获能量最大化之间的基本权衡。该MOOP问题首先通过$ε$ -约束方法转化为单目标优化问题（SOOP），然后通过优化最小化（MM）和内逼近（IA）技术求解。仿真结果揭示了所考虑的竞争目标之间的非平凡的权衡，以及所提出的方案相比，各种基线计划的优越性能。
2021-03-10 cs.IT eess.SP math.IT
Sharing Intelligent Reflecting Surfaces in Multi-Operator Communication Systems for Sustainable 6G Networks
Graduate School of Information Sciences (GSIS), Tohoku University（东北大学信息科学研究研究生院）
针对6G多运营商系统中毫米波覆盖受限与基础设施成本高的问题，本文提出多运营商共享智能反射面（IRS）方案，通过数值分析证明其能平衡性能与公平性并优于独立部署。
2025-11-07 cs.IT math.IT
Active-Passive IRS aided Wireless Communication: New Hybrid Architecture and Elements Allocation Optimization
智能反射面（IRS）是一种通过动态控制无线信号传播环境来提高无线通信网络覆盖范围和容量的新兴技术。与现有的仅考虑有源或无源IRS的工作相比，本文提出了一种新的混合有源-无源IRS结构，该结构由有源和无源反射元件组成，从而灵活地实现了它们的组合优势。在一个实际的莱斯衰落信道中，只有统计信道状态信息（CSI）是可用的，我们研究了多用户通信系统中的混合IRS设计。具体而言，我们制定了一个优化问题，以最大限度地提高可实现的遍历能力的最坏情况下的用户通过设计的混合IRS波束形成和主动/被动元件分配的基础上的统计CSI，受到各种实际约束的主动元件放大因子和放大功耗，以及总的主动和被动元件部署预算。为了解决这个具有挑战性的问题，我们首先近似遍历容量在一个更简单的形式，然后提出了一个有效的算法来解决这个问题的最佳。此外，我们表明，对于所有通道的视线（LoS）的特殊情况下，只有主动元件需要部署时，总部署预算是足够小的，而主动和被动元件应部署与减少的数量比例时，预算增加，并超过一定的阈值。最后，数值计算结果表明，所提出的混合IRS架构的性能增益和其优化设计，在传统的计划与有源/无源IRS只有在各种实际的系统设置。
2022-07-05 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Transmit and Reflective Beamforming for Multi-Active-IRS-Assisted Cooperative Sensing
针对多主动IRS协作感知中目标位于非视距区域的问题，联合优化基站发射与IRS反射波束赋形以最小化最大CRB，提出基于交替优化、连续凸逼近和半定松弛的高效算法，数值验证其优于被动IRS方案。
2024-04-21 cs.IT eess.SP math.IT
Cooperative Beam Routing for Multi-IRS Aided Communication
智能反射面（IRS）被认为是实现智能和可重构无线通信环境的变革性技术。本文研究了一种新的IRS辅助通信系统，其中多个IRS通过多跳信号反射辅助多天线基站（BS）和远程单天线用户之间的通信。具体地，通过利用邻近IRS之间的视线（LoS）链路，在BS和用户之间建立多跳级联LoS链路，其中选择一组IRS来连续地反射BS的信号，使得用户处的接收信号功率最大化。为了解决这个新问题，我们首先提出了封闭形式的解决方案，在BS和选定的IRS，分别为一个给定的波束路由的最佳主动和合作被动波束形成。然后，我们推导出端到端的信道功率，这揭示了最佳波束路由设计中最大化乘法无源波束形成增益和最小化多反射路径损耗之间的基本权衡。为了调和这种权衡，我们重铸的IRS选择和波束路由问题作为一个等价的最短简单路径的图论问题，并解决它最佳。数值结果表明，该算法的性能显着增益的基准计划，也提请有益的见解最佳波束路由设计。
2020-10-26 cs.IT eess.SP math.IT
Throughput Maximization for IRS-Assisted Wireless Powered Hybrid NOMA and TDMA
智能反射表面（IRS）的高反射波束形成增益使其不仅对无线信息传输而且对无线功率传输具有吸引力。在这封信中，我们考虑了一个IRS辅助的无线供电通信网络，其中基站（BS）发送能量到多个用户分组成多个簇在下行链路中，和集群的用户发送信息的BS在混合非正交多址和时分多址的方式在上行链路中。研究了优化IRS的反射波束形成以及BS的功率传输和不同用户簇的信息传输之间的时间分配以最大化网络的吞吐量，并提出了一种基于块坐标上升、半定松弛和顺序秩一约束松弛技术的有效算法来解决由此产生的问题。仿真结果验证了该算法的有效性，并显示了用户分簇设置对网络吞吐量性能的影响。
2021-04-27 cs.IT eess.SP math.IT
Two Low-complexity Efficient Beamformers for IRS-and-UAV-aided Directional Modulation Networks
本文提出两种低复杂度波束成形器（Max-SR-SLNR和MRT-NSP-PA），利用IRS和UAV提升定向调制网络的保密速率，仿真验证了性能与复杂度权衡。
2023-05-16 cs.IT eess.SP math.IT
Designing Wireless Powered Networks assisted by Intelligent Reflecting Surfaces with Mechanical Tilt
在本文中，我们提出了一个公平意识的速率最大化方案的无线供电通信网络（WPCN）的智能反射表面（IRS）的协助下。该方案结合了基于时分多址（TDMA）和（机械）角位移的IRS的用户调度。每个能量收集用户（EHU）具有用于能量收集和信息传输的具有优化持续时间的专用时隙，而IRS的相位矩阵被调整以将其波束聚焦到特定EHU。该方案利用IRS信道路径损耗对IRS和节点视线之间的角度的基本依赖性，这在文献中经常被忽视。此外，网络设计可以针对大量IRS单位单元进行优化，这不是计算密集型最先进方案的情况。事实上，只有当IRS单元小区的数量至少为几千时，EHU才能在距基站（BS）几十米的实际距离处实现显著的速率。
2021-08-25 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Vehicle Surface: A Novel IRS Paradigm for Moving Vehicular Networks
智能反射表面（IRS）由于其具有高光谱和高功率效率的潜力，近年来受到研究界的广泛关注。除了传统的蜂窝网络之外，还考虑了IRS在车辆网络中的使用。以前的IRS辅助车辆到一切通信的工作集中在沿道路的建筑物的立面上部署反射表面，以增强侧链路性能。本文超越了现有的技术水平，提出了一种新的范例创造的智能反射车辆表面（IRVS）。它在车辆表面嵌入大量反射元件，以帮助军事和紧急通信中的移动车辆网络。我们提出了一种替代的优化方法，以优化联合主动波束形成在基站和被动反射在多个随机分布的车辆表面。根据连续、离散和随机相移下的和频谱效率进行了性能评估。数值结果表明，IRVS可以大大提高移动车辆网络的容量。
2023-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
A Distributed Machine Learning-Based Approach for IRS-Enhanced Cell-Free MIMO Networks
在无小区多输入多输出（MIMO）网络中，多个基站（BS）协作以实现高频谱效率。然而，在恶劣的传播环境中，由于大的阻塞而导致的高穿透损耗通常是严重降低通信性能的问题。考虑到智能反射面（IRS）能够以低成本的方式构建数字可控的反射链路，本文研究了一种IRS增强的下行链路无小区MIMO网络。我们的目标是最大化的总和速率的所有用户通过联合优化在BS和IRS的反射系数的发射波束成形。为了解决优化问题，我们提出了一个完全分布式的机器学习算法。与传统的迭代优化算法需要在中央处理单元（CPU）处进行中央处理以及BS与CPU之间的大量信道状态信息和信令交换不同，在所提出的算法中，每个BS可以局部地设计其波束成形向量。同时，IRS反射系数由BS之一确定。仿真结果表明，IRS的部署可以显著提高和用户速率，并且该算法能够以较低的计算复杂性获得较高的和用户速率。
2023-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
Non-Uniform Codebook Design for Optical IRS-Assisted VLC Systems
Aristotle University of Thessaloniki（色雷斯大学）；University of Ioannina（约阿尼纳大学）；FORTH（希腊研究基金会）；James Watt School of Engineering, University of Glasgow（格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院）
针对光学智能反射面辅助室内可见光通信系统中均匀码本导致用户平面覆盖不均的问题，提出基于几何光学的非均匀码本设计，使反射波束更均匀分布，仿真验证了其优越性。
2026-06-07 cs.IT math.IT
Power Allocation for IRS-aided Two-way Decode-and-Forward Relay Wireless Network
本文研究了一种智能反射面（IRS）辅助的双向解码转发（DF）中继无线网络，其中两个用户通过IRS和DF中继进行信息交换。为了提高和速率性能，提出了三种功率分配（PA）策略。首先，提出了一种最大化和速率（Max-SR）的方法来联合优化用户U1、用户U2和中继站（RS）的PA因子。为了进一步提高和速率性能，提出了两种高性能的方案：最大化最小和速率方案（Max-Min-SR）和带速率约束的最大化和速率方案（Max-SR-RC）。仿真结果表明，所提出的三种方法优于等功率分配（EPA）方法的和速率性能。特别是，Max-SR-RC方法实现的最高性能增益比EPA高达45.2%。此外，还验证了总功率和随机阴影变量Xσ对和速率性能的影响。
2022-03-26 cs.IT eess.SP math.IT
Min-Max Latency Optimization for IRS-aided Cell-Free Mobile Edge Computing Systems
移动边缘计算（MEC）有望为无线设备（WD）提供低延迟计算服务。然而，当WD位于小区边缘或基站（BS）和WD之间的通信链路被阻塞时，卸载延迟将很大。为了解决这个问题，我们提出了一个智能反射面（IRS）辅助细胞的MEC系统，由多个BS和IRS，以改善传输环境。因此，我们制定了一个最小-最大延迟优化问题，通过联合设计多用户检测（MUD）矩阵，IRS的反射波束形成向量，WD的发射功率和边缘计算资源，受到边缘计算能力和IRS相移的约束。为此，提出了一种基于块坐标下降（BCD）技术的交替优化算法，将原非凸问题解耦为两个子问题，交替优化计算参数和通信参数。特别地，我们基于二阶锥规划（SOCP）技术优化MUD矩阵，然后分别基于半定松弛（SDR）和逐次凸逼近（SCA）技术开发了两种有效的算法来优化IRS的反射向量。数值结果表明，采用IRS的无细胞MEC系统优于传统的MEC系统，导致高达约60%的延迟减少可以达到。此外，数值结果证实，我们提出的算法享有快速收敛，这是有益的实际实现。
2022-06-09 cs.IT eess.SP math.IT
Max-Min Fairness in IRS-Aided Multi-Cell MISO Systems via Joint Transmit and Reflective Beamforming
研究了一种智能反射面（IRS）辅助的多小区多输入单输出（MISO）系统，该系统由多个多天线基站（BS）组成，每个基站与一个单天线用户通信，其中专门部署了一个IRS来辅助无线传输和抑制小区间干扰。在此设置下，我们联合优化协调的发射波束形成在BS和反射波束形成在IRS，最大化的最小加权接收信号干扰加噪声比（SINR）在用户的目的，在BS和IRS的反射约束的个人最大发射功率约束。为了解决困难的非凸最小SINR最大化问题，我们提出了有效的算法交替优化的基础上，其中的发射和反射波束成形矢量的交替方式进行优化。特别是，我们使用二阶锥规划（SOCP）优化的协调发射波束形成，并开发两个有效的设计更新的反射波束形成的半定松弛（SDR）和连续凸逼近（SCA）的技术的基础上，分别。数值结果表明，使用IRS导致显着更高的SINR值比基准计划没有IRS或没有适当的反射波束成形优化，而开发的SCA为基础的解决方案优于SDR为基础的一个实现复杂度较低。
2020-02-07 cs.IT eess.SP math.IT
Semi-Blind Joint Channel and Symbol Estimation for IRS-Assisted MIMO Systems
智能反射面（IRS）是第六代无线系统的一项很有前途的技术，实现了智能无线电环境的概念。在本文中，我们提出了一种新的基于张量的接收机的IRS辅助的多输入多输出通信能够联合估计的信道和传输的数据流在半盲的方式。假设完全无源IRS架构并在发射机处引入简单的空时编码方案，可以有利地使用PARATUCK张量模型来构建接收信号模型，PARATUCK张量模型可以被视为并行因子分析和Tucker模型的混合。利用PARATUCK张量模型的代数结构，推导出一种半盲接收机。所提出的接收器是基于三线性交替最小二乘法，迭代估计两个涉及的- IRS-基站和用户终端-IRS-通信信道和发送的符号矩阵。我们讨论的可识别性条件，确保联合半盲恢复所涉及的信道和符号矩阵，并提出了一个联合设计的编码和IRS反射矩阵，以优化接收机的性能。对于所提出的半盲接收机，还提供了预期的Cramér-Rao下界的推导。所提出的接收机设计的数值性能评估证实了其优越的性能方面的归一化均方误差的估计信道和实现的符号出错率。
2022-05-20 cs.IT eess.SP math.IT
Double-Active-IRS Aided Wireless Communication: Deployment Optimization and Capacity Scaling
该研究针对双有源IRS辅助无线通信系统，通过交替优化方法联合优化IRS反射、波束成形、单元分配与部署位置以最大化速率，推导了SNR缩放规律并验证了方案的性能优势。
2023-07-23 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Hierarchical DRL Enabled Resource Allocation for Secure Transmission in Multi-IRS-Assisted Sensing-Enhanced Spectrum Sharing Networks
本文研究多IRS辅助感知增强频谱共享网络的安全传输问题，提出基于D3QN和SAC的分层深度强化学习资源分配方案，联合优化IRS配对、子信道、波束成形、反射系数和感知时间，以最大化次级网络安全速率并提升频谱利用率。
2023-12-02 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-IRS Aided ISAC System: Multi-Path Exploitation Versus Reduction
本文研究多智能反射面辅助的ISAC系统，提出混合多IRS架构，揭示了增加IRS数量在提升通信空间复用自由度与增加目标估计CRB之间的基本权衡，并通过优化设计验证了其优越性。
2025-06-27 cs.IT eess.SP math.IT
Machine Learning Empowered Resource Allocation in IRS Aided MISO-NOMA Networks
提出了一种新的智能反射面（IRS）辅助的多输入单输出（MISO）非正交多址接入（NOMA）网络结构，其中一个基站（BS）服务于多个簇，每个簇中的用户数不固定。该算法的目标是根据用户的速率要求，通过联合优化IRS处的无源波束形成向量、解码顺序、功率分配系数向量和簇数，最大化所有用户的速率总和。为了解决制定的问题，提出了一个三步的方法。更具体地，首先采用基于长短期记忆（LSTM）的算法来预测用户的移动性。其次，提出了一种基于K-means的高斯混合模型（K-GMM）用户聚类算法。第三，调用基于深度Q网络（DQN）的算法来联合确定相移矩阵和功率分配策略。仿真结果表明，所提算法的性能优于基准算法，而采用NOMA技术代替正交多址接入（OMA）技术，吞吐量可提高35%.
2021-11-30 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-Hop Beam Routing for Hybrid Active/Passive IRS Aided Wireless Communications
智能反射面（IRS）的研究主要集中在单个无源IRS辅助下的无线通信系统中，但其对无线传播环境的控制能力有限，且存在乘积距离路径损耗。为了解决这些问题，我们在本文中提出了一种新的混合主动/被动IRS辅助无线通信系统，其中一个主动IRS和多个被动IRS部署，以协助基站（BS）和远程用户之间的通信在复杂的环境中，通过建立跨主动/被动IRS的多跳反射路径。特别地，有源IRS使信号反射具有功率放大，从而有效地补偿了多反射路径中的严重路径损耗。（有源/无源）IRS用于给定的多反射路径，然后利用路径分解方法和图论提出了一种有效的多反射路径优化算法。我们表明，当有源IRS的放大功率和/或有源反射元件的数量足够大时，应选择有源IRS来建立光束路由路径。最后，数值结果表明，所提出的混合主动/被动IRS波束路由设计的有效性相比，基准计划与被动IRS。
2022-08-25 cs.IT math.IT
