IRS Aided MEC Systems with Binary Offloading: A Unified Framework for Dynamic IRS Beamforming
在本文中，我们开发了一个统一的动态智能反射面（IRS）波束成形框架，以提高IRS辅助移动边缘计算（MEC）系统的总计算速率，其中每个设备都遵循二进制卸载策略。具体地，每个设备的任务必须在本地执行，或者在给定数量的可用IRS波束成形向量的帮助下整体卸载到MEC服务器。通过灵活地控制IRS重新配置次数，系统可以实现性能和相关信令开销之间的平衡。我们的目标是通过联合优化每个设备的计算模式选择，卸载时间分配和IRS波束成形向量来最大化总计算速率。由于所产生的优化问题是非凸的和NP-难的，通常没有标准的方法来最佳地解决它。为了解决这个问题，我们首先提出了一种基于惩罚的逐次凸近似算法，在该算法中，内层迭代中的所有相关变量同时被优化，并且保证得到的解是局部最优的.然后，我们进一步推导出卸载激活条件，为每个设备通过深入利用原始优化问题的内在结构。根据卸载激活条件，提出了一种基于逐次求精法的低复杂度算法，以获得高质量的解，该算法更适合于具有大量器件和IRS元件的实际系统。此外，所提出的低复杂度算法的最佳条件被揭示。数值结果表明，我们提出的算法的有效性，也揭示了基本的性能和成本的权衡所提出的动态IRS波束形成框架。
2022-05-29 cs.IT eess.SP math.IT
Roadside IRS-Aided Vehicular Communication: Efficient Channel Estimation and Low-Complexity Beamforming Design
智能反射面（IRS）是一种很有前途的控制无线传播环境的技术，可以有效地提高通信性能。然而，在高移动性的通信场景中，如车辆通信的快速时变的信道使得它具有挑战性，以获得瞬时的信道状态信息（CSI）有效的IRS与大量的反射元件。在本文中，我们提出了一种新的路边IRS辅助车载通信系统来应对这一挑战。具体而言，通过利用道路两侧的IRS的交错等间隔的对称部署和附近的IRS控制器之间的合作，我们提出了一种新的两阶段信道估计方案，离线和在线训练，分别获得所提出的低复杂度的被动波束形成方案所需的静态/时变CSI有效。所提出的IRS波束成形和在线信道估计设计利用无线网络中现有的上行链路导频，并且不需要对现有传输协议进行任何改变。此外，它们可以由每个IRS控制器独立地实现，而不需要来自用户的服务BS的任何实时反馈。仿真结果表明，所提出的设计方案能够有效地获得较高的IRS无源波束形成增益，从而显著提高高速车载通信系统的通信吞吐量。
2023-02-15 cs.IT eess.SP math.IT
Power Allocation and Beamforming Design for IRS-aided Secure Directional Modulation Network
针对IRS辅助的安全方向调制网络，本文联合优化功率分配、机密消息与人工噪声波束成形及IRS相移，提出高、低复杂度两种保密速率最大化方案并验证其性能优势。
2024-03-05 cs.IT eess.SP math.IT
Cooperative Double-IRS Aided Communication: Beamforming Design and Power Scaling
智能反射面（IRS）技术是支持高性能无线通信的一种很有前途的技术。通过自适应地配置其上的每个无源反射元件的反射幅度和/或相位，IRS可以重塑有利于信号传输的电磁环境。本文在现有研究的基础上，提出并分析了一种双IRS辅助的无线通信系统。在从IRS 1到IRS 2的反射信道具有秩1（例如，的视线信道），我们提出了一种联合被动波束形成设计的两个IRS。在此基础上，我们表明，部署两个合作的IRS与总共K个元素可以产生一个O（K^4）阶的功率增益，这大大优于部署一个传统的IRS与O（K^2）阶的功率增益的情况下。我们的仿真结果验证了部署两个合作的IRS的性能显着优于部署一个IRS给出了足够的IRS元素的总数。我们还扩展了我们的视线信道模型，以显示不同的信道模型如何影响双IRS辅助无线通信系统的性能。
2020-04-04 cs.IT eess.SP math.IT
Passive Beamforming Design and Channel Estimation for IRS Communication System with Few-Bit ADCs
利用智能反射表面（IRS）被证明是有效的，以提高无线网络的能量效率。在本文中，我们研究了被动波束形成和信道估计的IRS辅助无线通信与低分辨率的模数转换器（ADC）在接收端。利用Bussgang定理推导出了近似可达速率。基于推导出的解析可达速率表达式，我们使用半定规划（SDP），分支定界（BB），和基于梯度的方法，最大限度地提高可达速率。最大似然（ML）估计器，然后提出了考虑$\mathrm{1}$位量化ADC的信道估计。数值结果表明，所提出的波束形成设计和信道估计方法明显优于现有的方法。
2021-02-28 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Optimization of Beamforming, Phase-Shifting and Power Allocation in a Multi-cluster IRS-NOMA Network
非正交多址接入（NOMA）和智能反射面（IRS）的结合是显著提高无线通信系统能量效率的有效解决方案。在本文中，我们专注于下行链路多簇NOMA网络，其中每个集群是由一个IRS支持。我们的目标是通过联合优化波束形成，功率分配和每个IRS的相移最小化的发射功率。公式化的问题是非凸的，并且由于耦合变量而难以求解，即，波束形成向量、功率分配系数和相移矩阵。为了解决这个非凸问题，我们提出了一个交替优化算法。具体地说，我们将原问题分为波束形成优化和相移可行性两个子问题，这两个子问题迭代求解。此外，为了保证波束形成优化问题的可行性，提出了一种迭代算法来搜索可行的初始点。为了降低算法的复杂度，本文还提出了一种基于部分穷举搜索的简化算法。仿真结果表明，所提出的交替算法可以产生更好的性能增益比部分穷举搜索算法，OMA-IRS，NOMA与随机IRS相移。
2020-09-14 cs.IT eess.SP math.IT
Simultaneous Transmit Diversity and Passive Beamforming with Large-Scale Intelligent Reflecting Surface: Far-Field or Near-Field?
智能反射表面（IRS）是一种通过被动信号反射来提高无线通信性能的经济有效的解决方案。现有的IRS的工作主要集中在调查IRS的被动波束成形/反射设计，以提高通信速率的用户假设他们的信道状态信息（CSI）是完全或部分已知的。然而，如何利用IRS来提高无线传输的可靠性，没有任何CSI，这是典型的高移动性/延迟敏感的通信场景，仍然在很大程度上开放。在本文中，我们研究了一种新的IRS辅助通信系统与IRS集成到其辅助接入点（AP），同时实现发射分集和被动波束形成的功能。具体来说，我们首先展示了一个有趣的结果，即IRS在任何方向上的被动波束形成增益对于施加到其所有反射元件的公共相移是不变的。因此，我们设计了IRS元素的公共相移，以实现在AP侧的发射分集，而不需要任何CSI的用户。此外，我们提出了一个实用的方法，用户估计CSI在接收端的信息解码。同时，我们表明，传统的被动波束成形增益的IRS可以保留为其他用户与他们的CSI已知的AP。此外，我们推导出的渐近性能的IRS辅助发射分集和被动波束形成的封闭形式，通过考虑大规模IRS与无限数量的元素。数值结果验证了我们的分析，并显示所提出的IRS辅助的同时发射分集和被动波束形成方案的性能增益比其他基准计划。
2022-07-17 cs.IT eess.SP math.IT
Scalable Predictive Beamforming for IRS-Assisted Multi-User Communications: A Deep Learning Approach
智能反射面（IRS）辅助多用户通信（IRS-MUC）系统的波束形成设计关键取决于准确的信道状态信息（CSI）获取。然而，IRS-MUC系统中的信道估计（CE）由于大量的IRS元素而导致用于训练的大的信令开销。在本文中，考虑到用户的移动性，我们采用深度学习（DL）的方法来隐式地学习历史视距（LoS）信道特征，并预测下一个时隙将采用的IRS相移，以最大化IRS-MUC系统的加权和速率（WSR）。利用所提出的预测方法，我们可以避免全尺度CSI估计并且促进用于发射波束成形设计的低维CE，使得信令开销减少了$\frac{1}{N}$的尺度，其中$N$是IRS元素的数量。为此，我们首先开发了一个通用的基于DL的预测波束形成（DLPB）框架，具有两个阶段的预测瞬时波束形成机制。作为所开发框架的实现，开发了位置感知卷积长短期记忆（CLSTM）图神经网络（GNN）以促进IRS的有效预测波束形成，其中首先采用CLSTM模块来利用所考虑的信道的空间和时间特征，然后应用GNN来赋予所设计的神经网络以高可扩展性和可推广性。此外，在第二阶段中，基于预测的IRS相移，瞬时CSI感知的全连接神经网络被设计用于优化在接入点处的发射波束成形。仿真结果表明，该框架不仅具有更好的WSR性能，且与现有的基准测试相比，所需的CE开销更低，而且在用户数量上具有很高的可扩展性。
2022-11-23 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming Design for Hybrid IRS-aided AF Relay Wireless Networks
本文提出一种由无源和有源元件组成的混合IRS辅助AF中继无线网络，并设计了基于逐次凸逼近和分数规划的低复杂度方法（LC-SCA-FP）联合优化波束成形与反射系数矩阵，仿真证明其速率优于基准方案。
2023-11-23 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Beamforming Design for IRS-Aided Communications with Channel Estimation Errors
研究了智能反射面（IRS）辅助多用户（MU）多输入多输出（MIMO）下行传输中波束形成方案的联合设计。信道估计误差与最小均方误差（MMSE）估计假设和加权和速率（WSR）被采用作为性能指标。低分辨率移相器（PS）在实际实现中也被考虑在内。在发射功率和离散移相器（PS）的约束下，最大化所有用户的WSR的优化问题。为了在IRS上获得最优波束形成矩阵，分别提出了基于优化最小化（MM）和逐次凸逼近（SCA）方法的两种解决方案。仿真结果表明，这两种方案都能显著提高WSR。此外，基于SCA的解决方案的优越性进行了论证。总体而言，在具有信道估计误差的IRS辅助MU-MIMO下行链路通信系统中，提供了两种可行的联合波束成形设计解决方案。
2020-07-14 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Beamforming Design and Time Allocation for IRS-assisted Wireless Powered Communication Networks
针对功率受限的物联网（IoT）智能设备，提出了一种新型的智能反射面（IRS）辅助无线供电通信网络（WPCN）架构，利用IRS提高WPCN在信道状态信息（CSI）不完善情况下的性能。在非理想CSI和非线性能量收集模型下，通过联合优化时间分配、HAP能量波束形成、接收波束形成、用户发射功率分配、IRS能量反射系数和信息反射系数，提出了一个混合接入点（HAP）发射能量最小化问题.由于优化变量之间的高度耦合，该问题是一个难以直接求解的非凸优化问题。为了解决上述具有挑战性的问题，交替优化（AO）技术被应用到解耦的优化变量来解决问题。具体而言，通过AO将时间分配、HAP能量波束形成、接收波束形成、用户发射功率分配、IRS能量反射系数和信息反射系数分解为三个子问题交替求解。在求解IRS的能量反射系数和信息反射系数时，采用凸差分（DC）规划来解决秩为一的非凸约束。数值仿真结果验证了该优化算法在降低HAP发射能量方面的优越性。
2021-12-06 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Dynamic Passive Beamforming and Resource Allocation for IRS-Aided Full-Duplex WPCN
研究了智能反射面（IRS）辅助的全双工无线供电通信网络（WPCN），其中混合接入点（HAP）在下行链路（DL）向多个设备广播能量信号以进行能量收集，同时在上行链路（UL）借助IRS接收信息信号。特别是，我们提出了三种类型的IRS波束成形配置，以达到系统性能和信令开销以及实现复杂度之间的平衡。我们首先提出了全动态IRS波束成形，其中IRS相移矢量随每个时隙而变化，用于DL无线能量传输（WET）和UL无线信息传输（WIT）。为了进一步降低信令开销和实现复杂度，我们研究了两种特殊情况，即部分动态IRS波束形成和静态IRS波束形成。对于前一种情况，两个不同的相移矢量可以分别用于DL WET和UL WIT，而对于后一种情况，相同的相移矢量需要应用于DL和UL传输。我们的目标是最大限度地提高系统的吞吐量，通过联合优化的时间分配，HAP发射功率，和IRS相移为上述三种情况。分别针对理想自干扰抵消和非理想自干扰抵消两种情况，利用逐次凸逼近和凸差优化技术，提出了基于交替优化和惩罚的两种有效算法。仿真结果证明了IRS对FD-WPCN性能的改善，同时也表明，在适当抑制自干扰的情况下，IRS辅助FD-WPCN与半双工FD-WPCN相比能够获得显著的性能增益。
2021-08-15 cs.IT eess.SP math.IT
Throughput Maximization for Active Intelligent Reflecting Surface Aided Wireless Powered Communications
本文考虑了一种有源智能反射面（IRS）辅助的无线供电通信网络（WPCN），其中设备首先采集能量，然后将信息传输到混合接入点（HAP）。与现有的被动IRS辅助的WPCN的工作不同，这是第一次在WPCN中引入主动IRS。为了保证公平性，将该问题转化为一个放大的功率受限加权和吞吐量（WST）最大化问题，交替采用逐次凸逼近技术和分式规划求解.为了平衡性能和复杂度的折衷，在活动IRS处考虑三种波束形成设置，即用户自适应IRS波束形成、上行链路自适应IRS波束形成和静态IRS波束形成。数值结果表明，在WPCN中采用有源IRS的显着优势和动态IRS波束形成的好处。具体而言，它被发现，相比于被动IRS，有源IRS不仅大大提高了WST，而且更节能，可以显着扩大传输覆盖范围。此外，与被动IRS的对称部署策略不同，更优选的是将主动IRS部署在设备附近。
2022-01-11 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
Precoding and Beamforming Design for Intelligent Reconfigurable Surface-Aided Hybrid Secure Spatial Modulation
智能反射面（IRS）是一种由大量低成本、参数可重构的无源器件组成的无线通信新兴技术，能够反射具有一定相移的信号，能够构建可编程的通信环境。为了避免空间调制（SM）中的高硬件开销和能量消耗，提出了一种基于混合预编码器的IRS辅助混合安全SM（SSM）系统。为了提高安全性能，我们制定了一个优化问题，以最大限度地提高保密率（SR），通过联合优化IRS和混合预编码在发射机的波束成形。考虑到SR没有封闭形式的表达，近似SR（ASR）的表达式推导出的目标函数。为了提高超分辨率性能，提出了三种IRS波束形成方法：IRS交替方向乘法器法（IRS-ADMM）、IRS块坐标上升法（IRS-BCA）和IRS半定松弛法（IRS-SDR）。对于混合预编码设计，提出了近似保密率逐次凸近似（ASR-SCA）方法和截止率梯度上升（COR-GA）方法。仿真结果表明，所提出的IRS-SDR和IRS-ADMM波束形成器收获了实质性的SR性能增益IRS-BCA。特别是，IRS-ADMM和IRS-BCA与IRS-SDR相比，在性能损失较小的情况下，具有较低的复杂度。对于混合预编码，所提出的ASR-SCA在高发射功率区域的性能优于COR-GA。
2023-02-15 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
Joint Transmit and Reflective Beamforming Design for IRS-Assisted Multiuser MISO SWIPT Systems
研究了一种智能反射面辅助的多用户多输入单输出（MISO）无线信息与能量同步传输（SWIPT）系统。在该系统中，多天线接入点（AP）使用发射波束成形将信息和能量信号发送到一组接收器，每个接收器用于信息解码（ID）或能量收集（EH），并且专用部署的IRS适当地控制其反射相移以形成无源反射波束，用于促进接收器处的ID和EH。在这种设置下，我们联合优化AP处的（有源）信息和能量发射波束成形以及IRS处的（无源）反射波束成形，以最大化在所有EH接收器处接收的最小功率，这受到ID接收器处的个体信号与干扰加噪声比（SINR）约束以及AP处的最大发射功率约束。虽然制定的SINR约束的最小能量最大化问题是高度非凸的，我们提出了一个有效的算法，通过使用交替优化和半定松弛（SDR）的技术，以获得高质量的解决方案。数值结果表明，建议的IRS辅助SWIPT系统的信息和能量信号实现了显着的性能增益比基准计划没有IRS部署和/或没有专用的能量信号使用。
2019-10-16 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Power Control and Passive Beamforming in IRS-Assisted Spectrum Sharing
在认知无线电（CR）通信系统中，在与主用户（PU）存在强交叉链路干扰的情况下实现高次用户（SU）速率是具有挑战性的。在这封信中，我们利用新兴的智能反射表面（IRS）技术来解决这个问题。具体来说，我们调查的IRS辅助CR通信系统中，IRS被部署，以协助在PU链路和SU链路之间的频谱共享。我们的目标是最大限度地提高可实现的SU率受到一个给定的信号干扰加噪声比的PU链路的目标，通过联合优化SU发射功率和IRS反射波束成形。由于制定的问题是很难解决，由于其非凸性和耦合变量，我们提出了一个有效的算法交替优化和逐次凸逼近技术的基础上解决它的次优，以及一些启发式设计，以降低复杂性。仿真结果表明，IRS是能够显着提高SU率，即使是在传统的CR系统中不使用IRS被认为是最具挑战性的情况下。
2020-03-09 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
Deep Learning Based Joint Beamforming Design in IRS-Assisted Secure Communications
本文针对无窃听者瞬时CSI的IRS辅助MIMOME系统，提出一种基于深度学习的低复杂度联合波束成形设计方法，通过优化预编码向量与相移矩阵最小化安全中断概率，在保持与传统AO算法相似性能的同时显著降低了计算复杂度。
2023-04-04 cs.IT eess.SP math.IT
Alternating Beamforming with Intelligent Reflecting Surface Element Allocation
智能反射面（IRS）已成为下一代无线通信系统的一项重要技术。在本文中，我们开发了一种交替波束形成技术与IRS元素分配的新概念，多输入多输出系统时，基站支持多个单天线用户与一个单一的IRS辅助。具体地，我们将每个IRS元件分别分配给每个用户，因此，在波束成形阶段，允许IRS元件一次只考虑单个用户。由于这种分离，复杂性大大降低。所提出的波束形成技术试图以最小的复杂度最大化所有用户的最小速率。在数值结果中，我们表明，所提出的技术是可比的凸优化为基础的基准具有足够低的复杂性。
2021-04-13 cs.IT eess.SP math.IT
Coordinated Passive Beamforming for Distributed Intelligent Reflecting Surfaces Network
智能反射面（IRS）是6 G中的一项新兴技术，通过使用大量无源反射元件来智能地重新配置传播环境，从而提高无线网络的性能。然而，目前的工作主要集中在单一的IRS授权的无线网络，其中的信道秩不足的问题已经出现。在本文中，我们提出了一个分布式IRS授权的通信网络架构，其中多个源-目的地对通过多个分布式IRS进行通信。我们进一步有助于最大限度地提高可实现的总和率在这个网络中，通过联合优化的源和相移矩阵与被动波束成形在所有分布式IRS的发射功率矢量。不幸的是，这个问题原来是非凸的和高度棘手的，其中一个交替的方法是通过交替解决所产生的分式规划问题。特别地，给出了红外辐射源协同无源波束形成的闭合表达式。数值结果将证明算法的优势和理想的性能的分布式IRS授权的通信网络。
2020-02-14 cs.IT eess.SP math.IT
Proximal Policy Optimization-based Transmit Beamforming and Phase-shift Design in an IRS-aided ISAC System for the THz Band
本文提出了一种工作在太赫兹（THz）波段的红外辅助集成传感和通信（ISAC）系统，以最大限度地提高系统容量。将发射波束形成和相移设计问题转化为具有遍历约束的通用优化问题。在多用户多输入单输出（MISO）场景下，采用基于梯度的原-对偶近端策略优化（PPO）实现发射波束形成和相移设计的联合优化。具体地说，演员部分产生连续的发射波束形成和批评部分负责离散相移设计。基于MISO场景，我们研究了一个分布式PPO（DPPO）框架，在多用户多输入多输出（MIMO）场景下的多线程学习的概念。仿真结果表明，原始-对偶PPO算法及其多线程版本的发射波束形成和相移设计的有效性。
2022-03-21 cs.IT eess.SP math.IT
Low-complexity Joint Phase Adjustment and Receive Beamforming for Directional Modulation Networks via IRS
智能反射面（IRS）是未来无线通信网络中提高频谱和能量效率的革命性低成本技术。为了在传统的视距（LOS）无线通信环境中产生可控的多径传输，研究了一种IRS辅助的定向调制（DM）网络。为了提高系统的传输安全性和最大化接收功率和（Max-RPS），提出了两种联合设计接收波束形成（RBF）向量和IRS相移矩阵（PSM）的交替优化方案：基于一般交替优化算法的Max-RPS（Max-RPS-GAO）和基于迫零算法的Max-RPS（Max-RPS-ZF）。仿真结果表明，与无IRS辅助方案和无PSM优化方案相比，本文提出的IRS辅助Max-RPS-GAO方法和Max-RPS-ZF方法能够显著提高DM系统的保密率（SR）性能。与Max-RPS-GAO方法相比，Max-RPS-ZF方法具有更快的收敛速度和更低的计算复杂性.
2022-07-11 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity Beamforming Design for IRS-Aided NOMA Communication System with Imperfect CSI
智能反射面（IRS）技术是未来通信系统中的一种高吞吐量技术，可以与非正交多址（NOMA）等多种通信技术相兼容。本文研究了非理想信道状态信息（CSI）条件下IRS辅助NOMA通信的下行传输问题。因此，提出了一种鲁棒的IRS辅助NOMA设计，通过解决和速率最大化问题，共同找到最佳的波束形成向量的接入点和IRS的无源反射矩阵，使用惩罚对偶分解（PDD）计划。这个问题可以通过迭代算法来解决，在每一步中的封闭形式的解决方案，它被证明具有非常接近的性能，其上限从完美的CSI的情况下获得。我们还提出了一种基于网格的方法，用于IRS的最佳离散相移选择，其性能优于传统的量化方法。我们的研究结果表明，所提出的算法，连续和离散IRS，具有非常低的计算复杂性相比，在文献中的其他计划。此外，我们进行了性能比较，从可实现的和速率的立场之间的IRS辅助NOMA和IRS辅助的正交多址接入（OMA），这表明NOMA相比OMA的优越性，在容忍的信道不确定性的情况下。
2022-03-16 cs.IT eess.SP math.IT
Hierarchical Codebook Design and Analytical Beamforming Solution for IRS Assisted Communication
针对IRS辅助通信中波束搜索耗时问题，提出NCPD波束赋形算法及分层码本与两种训练方案，能灵活控制波束形状，显著降低错位率且时间复杂度恒定，适用于大尺寸IRS。
2023-08-03 cs.IT eess.SP math.IT
Cascaded Channel Estimation for IRS-assisted Mmwave Multi-antenna with Quantized Beamforming
在这封信中，我们优化的级联信道的信道估计器在智能反射面（IRS）辅助毫米波（mmWave）多天线系统。在该系统中，接收端采用了量化波束形成的混合结构。与传统的多输入多输出（MIMO）系统不同，由于IRS通常是一个无源阵列，信号处理能力有限，因此信道估计的设计具有挑战性。我们推导出优化的信道估计器在一个封闭的形式重新制定的级联信道估计在这个系统中的问题，利用典型的均方误差（MSE）标准。考虑到毫米波信道中可能存在的信道稀疏性，我们通过利用信道稀疏性进一步提高性能和降低计算复杂性来推广所提出的方法。仿真结果表明，所提出的估计器显着优于现有的。
2020-10-02 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
Robust Beamforming Design for IRS-Aided URLLC in D2D Networks
智能反射面（IRS）和设备到设备（D2D）通信是用于提高通信系统中收发器之间的传输可靠性的两种有前景的技术。在本文中，我们考虑了工业物联网（IIoT）场景中下行链路多用户多输入单输出（MISO）系统的接入点（AP）和执行器之间的可靠通信设计。我们提出了一个两阶段的协议相结合的IRS与D2D通信，使所有的执行器可以成功地从AP在给定的延迟内接收到的消息。该协议的优势在于，通过IRS辅助的第一阶段传输和第二阶段D2D传输，AP与执行器之间的通信可靠性得到了双重增强。提出了一种主被动波束形成的联合优化问题，其目标是最大化解码成功的激励器数目。研究了信道状态信息（CSI）不完全和完全情况下的联合波束形成问题。对于每种情况下，我们开发了有效的算法，包括收敛性和复杂性分析。仿真结果证明了具有良好优化的反射矩阵的IRS以及D2D网络在促进可靠通信方面的必要性和作用。此外，所提出的协议可以实现可靠的通信，即使在存在严格的延迟要求和CSI估计错误。
2022-07-11 cs.IT eess.SP math.IT
User Grouping and Reflective Beamforming for IRS-Aided URLLC
研究了一种智能反射面（IRS）辅助的下行超可靠低延迟通信（URLLC）系统，在该系统中，IRS被专门用来辅助基站（BS）向多个用户发送独立的短分组消息。为了提高URLLC的性能，用户被分成不同的组，每个组中的用户的消息被编码成一个单一的码字。通过考虑不同分组之间的时分多址（TDMA）协议，我们的目标是最大限度地减少总延迟为所有用户受到他们各自的可靠性要求，通过联合优化用户分组和块长度分配在BS一起在IRS的反射波束形成。我们通过交替优化来解决延迟最小化问题，其中块长度和反射波束形成通过使用连续凸近似（SCA）和半定松弛（SDR）技术来优化，而用户分组通过K-means和基于贪婪的方法来更新。数值结果表明，与各种基准方案相比，所提出的设计方案可以显著降低通信延迟，揭示了用户分组和反射波束成形优化对于利用联合编码增益和提高最坏情况下用户性能的重要性。
2021-05-26 cs.IT eess.SP math.IT
IRS-Aided SWIPT: Joint Waveform, Active and Passive Beamforming Design Under Nonlinear Harvester Model
同时无线信息和功率传输（SWIPT）的性能主要受到接收的射频（RF）信号强度的约束。为了解决这个问题，我们引入了智能反射表面（IRS）来补偿传播损耗，提高传输效率。本文提出了一种新的IRS辅助SWIPT系统中，多载波多天线接入点（AP）发送信息和功率同时，与IRS的协助下，一个单天线用户设备（UE）采用实际的接收方案。考虑到采集器的非线性，我们通过联合优化的波形，有源和无源波束形成的基础上的信道状态信息在发送端（CSIT）的可实现的速率-能量（R-E）区域的特征。这个问题是解决了块坐标下降（BCD）的方法，其中我们得到的主动预编码器在封闭的形式，被动波束形成的连续凸逼近（SCA）的方法，和波形幅度的几何规划（GP）技术。为了便于实际实现，我们还提出了一个低复杂度的设计基于封闭形式的自适应波形计划。仿真结果表明，所提算法能带来可观的R-E增益，且对CSIT误差和有限IRS状态具有鲁棒性，同时强调了在IRS辅助SWIPT设计中对采集器非线性建模的重要性。
2021-12-03 cs.IT eess.SP math.IT
IRS-Aided WPCNs: A New Optimization Framework for Dynamic IRS Beamforming
在本文中，我们提出了一种新的动态IRS波束形成框架，以提高智能反射面（IRS）辅助无线供电通信网络（WPCN）的总吞吐量。具体地，跨时间的IRS相移矢量和资源分配被联合优化，以增强混合接入点（HAP）和多个无线供电设备之间的下行链路无线功率传输（DL WPT）和上行链路无线信息传输（UL WIT）两者的效率。为此，我们首先研究了动态IRS波束形成的三种特殊情况，即用户自适应IRS波束形成，UL自适应IRS波束形成和静态IRS波束形成，通过表征它们的最佳性能关系并提出相应的算法。有趣的是，严格证明后两种情况下实现相同的吞吐量，从而有助于将待优化的IRS相移的数量和UL自适应IRS波束成形实际所需的信令开销减半。然后，我们提出了一个通用的优化框架，动态IRS波束形成，这是适用于任何给定数量的IRS相移矢量。尽管具有高度耦合的优化变量的一般问题的非凸性，我们提出了两种算法来解决它，特别是，低复杂度的算法利用了最优解的内在结构以及用户自适应和静态IRS波束形成的情况下的解决方案。仿真结果验证了我们的理论研究结果，说明了IRS与动态波束形成的频谱和能量有效的WPCN的实际意义，并证明了我们提出的设计的有效性，在各种基准计划。
2021-11-19 cs.ET cs.IT cs.NI
Location Sensing and Beamforming Design for IRS-Enabled Multi-User ISAC Systems
本文探讨了智能反射面（IRS）在利用相同的时频资源实现多用户并发通信和定位方面的潜力。具体来说，我们提出了一个IRS使能的多用户集成传感和通信（ISAC）框架，其中一个分布式半被动IRS协助从多个用户到基站（BS）的上行链路数据传输，并进行多用户定位，同时。我们首先设计了一个ISAC传输协议，其中整个传输周期由两个周期组成，即，用于同时上行链路通信和多用户定位的ISAC时段，以及用于仅上行链路数据传输的纯通信（PC）时段。对于ISAC期间，我们提出了一种多用户位置感知算法，它利用未知的IRS的上行链路通信信号，从而消除了在传统的位置感知方法的专用定位参考信号的要求。基于感知用户的位置，我们提出了两种新的波束形成算法的ISAC周期和PC周期，分别，它可以工作在离散相移和不需要信道状态信息（CSI）的捕获。数值结果表明，所提出的多用户位置感知算法可以实现高达毫米级的定位精度，表明了支持IRS的ISAC框架的优势。此外，所提出的波束形成算法与感知的位置信息和离散的相移可以实现性能相当的基准考虑完美的CSI捕获和连续的相移，演示了位置信息如何可以确保通信性能。
2022-08-10 cs.IT eess.SP math.IT
Passive Beamforming for IRS Aided Wireless Networks
在这封信中，我们设计了被动波束形成在智能反射面（IRS）辅助多用户无线网络。两种不同的情况被认为是，即，多播和多用户下行链路传输。我们优化的被动波束形成向量的IRS最大化的最小信噪比的用户在这两种情况下。基于乘子算法的交替方向法，设计了一种低复杂度的迭代求解方法。该方法在每次迭代过程中，解都是封闭的，计算复杂度低。数值结果表明，所提出的方法的有效性。
2020-07-21 cs.IT math.IT
Multi-Active-IRS-Assisted Cooperative Sensing: Cramér-Rao Bound and Joint Beamforming Design
本研究提出多主动IRS辅助协作感知框架，推导目标到达方向估计的闭式CRB，并通过联合优化BS发射与IRS反射波束成形最小化最大CRB，以克服NLoS感知路径损耗。
2024-07-18 cs.IT eess.SP math.IT
IRS-Enhanced OFDMA: Joint Resource Allocation and Passive Beamforming Optimization
智能反射面（IRS）技术是一种新兴的提高无线通信频谱效率的技术，具有低的硬件和能源成本。本文考虑将IRS集成到基于正交频分多址（OFDMA）的多用户下行通信系统中，研究IRS反射系数和OFDMA时频资源块以及功率分配的联合优化问题，以最大化用户的公共（最小）速率。具体地，由于IRS处缺乏频率选择性被动波束形成能力，因此仅一组反射系数可以被设计用于适应不同频率子带上的多个用户的大量信道。为了解决这个困难，我们提出了一种新的动态被动波束形成方案，其中IRS反射系数在每个信道相干块内的不同时隙上动态调整，以创建人工时变信道，并且仅选择在每个时隙中同时服务的用户的子集，从而实现更高的被动波束形成增益。虽然公式化的优化问题是非凸的，我们提出了一个有效的算法来获得一个次优的解决方案。数值结果表明，所提出的计划显着提高了系统的共同率比设置没有IRS和随机IRS反射系数。此外，我们提出的动态被动波束形成优于固定的被动波束形成，它采用了一组共同的反射系数在每个信道的相干块，通过更灵活地平衡被动波束形成和多用户分集增益。
2019-12-03 cs.IT math.IT
IRS-Aided Non-Orthogonal ISAC Systems: Performance Analysis and Beamforming Design
智能反射面（IRS）在促进正交时分集成传感和通信（TD-ISAC）方面显示出其有效性，其中传感任务和通信任务占用正交的时频资源，而IRS在非正交ISAC（NO-ISAC）系统中的作用迄今为止仍不清楚。在本文中，我们考虑了一个IRS辅助NO-ISAC系统，分布式IRS部署，以协助并发通信和位置感知的盲区用户，占用非正交/重叠的时间-频率资源。首先，我们提出了一个修改的Cramer-Rao下界（CRLB），以统一的方式来表征通信和位置感知的性能。我们进一步推导出封闭形式的表达式修改CRLB在我们考虑的NO-ISAC系统，使我们能够识别的通信和位置传感性能之间的根本权衡。此外，通过利用修改后的CRLB，我们提出了一个联合的主动和被动波束形成的设计算法，实现了良好的通信和位置感知的权衡。通过数值计算，我们证明了IRS辅助NO-ISAC系统比IRS辅助TD-ISAC系统在通信和定位性能方面的优越性。此外，它表明，与使用专用定位参考信号的IRS辅助定位系统相比，使用随机通信信号的IRS辅助NO-ISAC系统可以实现相当的定位性能。此外，我们调查的通信性能和本地化性能之间的权衡，并显示如何的NO-ISAC系统的性能可以显着提高通过增加的IRS元素的数量。
2022-08-10 cs.IT eess.SP math.IT
Achievable Rate Region of MISO Interference Channel Aided by Intelligent Reflecting Surface
研究了智能反射面辅助下多输入单输出（MISO）干扰信道的可达速率域。我们利用协调IRS提供的额外设计自由度来增强期望信号和抑制干扰，从而扩大干扰信道的可达速率区域。为此，我们联合优化发射机处的主动发射波束成形和IRS处的被动反射波束成形，受到反射波束成形向量的恒模约束。为了解决非凸优化问题，我们提出了一种迭代算法来优化发射波束形成通过二阶锥规划（SOCP）和反射波束形成通过半定松弛（SDR）。数值结果表明，该算法的IRS辅助干扰信道的性能可以显着优于传统的干扰信道没有IRS。
2020-05-19 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface-Aided LEO Satellite Communication: Cooperative Passive Beamforming and Distributed Channel Estimation
本文提出了一种新的智能反射面（IRS）辅助低轨卫星通信系统，该系统利用大规模无源反射单元的可控相移实现灵活的波束形成，有效地解决了高机动卫星（SAT）与地面节点（GN）之间时变信道的问题。特别是，我们提出了一种新的架构IRS辅助LEO卫星通信，其中IRS部署在SAT和GN的两侧，并研究其合作的无源波束形成（CPB）设计超过视线（LoS）为主的单反射和双反射信道。具体来说，我们联合优化的主动发送/接收波束成形在SAT/GN以及CPB在两侧IRS的最大化的总信道增益从SAT到每个GN。有趣的是，我们表明，在LoS信道条件下，高维SAT-GN信道可以分解为两个低维向量的外积。通过利用分解的SAT-GN信道，我们将原始波束成形优化问题解耦为两个更简单的子问题，分别对应于SAT和GN侧，这两个子问题都以封闭形式求解。此外，我们提出了一个有效的传输协议进行信道估计和波束跟踪，这只需要独立的处理的SAT和GN在一个分布式的方式，从而大大降低了实现的复杂度。仿真结果验证了与传统反射阵列和单边IRS等各种基线方案相比，所提出的具有双边协作IRS的IRS辅助低轨卫星通信系统的性能优势。
2022-01-09 cs.IT eess.SP math.IT
Quasi-Static IRS: 3D Shaped Beamforming for Area Coverage Enhancement
本文提出准静态 IRS（QS-IRS）架构以低成本大规模增强区域覆盖，通过交替优化算法实现考虑辐射方向图和旁瓣约束的 3D 赋形波束成形，在接近联合优化性能的同时显著降低计算复杂度。
2025-08-09 cs.IT eess.SP math.IT
Opportunistic Beamforming using an Intelligent Reflecting Surface Without Instantaneous CSI
虽然智能反射面（IRS）辅助无线通信已成为一个重要的研究范式，信道状态信息（CSI）的获取仍然是一个关键的挑战，设计的IRS相移，并产生承诺的相干波束形成增益。在本文中，我们提出了一个IRS辅助的机会波束形成（OBF）方案下的比例公平调度，它不需要瞬时CSI设计的IRS参数。在慢衰落环境中，我们表明，只有在IRS随机旋转，所提出的方案可以利用多用户（MU）分集效应，以接近相干波束形成的性能，随着用户数量的增长大。接下来，我们研究了在相关瑞利快衰落环境下的确定性波束形成方案，结果在一个相当大的和速率改善的IRS辅助OBF的和速率缩放。
2020-09-08 cs.IT math.IT
Beamforming for PIN Diode-Based IRS-Assisted Systems Under a Phase Shift-Dependent Power Consumption Model
针对基于 PIN 二极管的 IRS 功耗随相移变化的问题，本文建立 PS-DPC 模型，提出单用户与多用户联合功率分配及波束成形优化方法，显著提升系统速率。
2024-08-03 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface Aided Full-Duplex Communication: Passive Beamforming and Deployment Design
研究了智能反射面（IRS）辅助全双工（FD）无线系统的无源波束形成和部署设计，其中FD接入点（AP）在IRS的帮助下在相同的时频维度上同时与上行（UL）用户和下行（DL）用户通信。在这种设置下，我们考虑三种部署情况：1）分别放置在UL用户和DL用户附近的两个分布式IRS; 2）放置在DL用户附近的一个集中式IRS; 3）放置在UL用户附近的一个集中式IRS。在每种情况下，我们的目标是通过联合优化AP和UL用户的发射功率和IRS（或IRS）处的无源反射系数来最小化AP和UL用户的加权和发射功率消耗，这受到UL和DL用户的速率约束和IRS反射系数的单模约束。首先，我们分析了在每个部署方案下的IRS辅助FD系统所需的最小发射功率，并将其与相应的半双工（HD）系统进行比较。我们发现，FD系统优于其HD对应的所有IRS部署方案，而分布式部署进一步优于其他两个集中式部署方案。接下来，我们将具有挑战性的功率最小化问题转换为等效但更易于处理的形式，并提出了一种基于块坐标下降（BCD）方法的高效算法来解决它。最后，数值结果验证了我们的分析以及所提出的被动波束形成设计的有效性。
2020-12-14 cs.IT eess.SP math.IT
Distributed IRS with Statistical Passive Beamforming for MISO Communications
智能反射表面（IRS）最近被认为是一种突出的技术，具有通过动态操纵传播环境来增强无线通信的能力。本文研究了一个多输入单输出（MISO）系统部署分布式IRS。出于实际考虑，我们提出了一种有效的设计被动反射波束形成的IRS利用统计信道状态信息（CSI）和分析的可实现的网络速率考虑到CSI估计误差的影响。遍历可达速率推导出一个封闭的形式，这提供了有见地的系统设计准则。数值结果证实了推导结果的准确性，并揭示了所提出的分布式IRS部署比传统的集中式部署的性能优势。
2020-09-14 cs.IT 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
Beamforming Design for Intelligent Reffecting Surface Aided Near-Field THz Communications
针对太赫兹智能反射面近场波束分裂问题，提出双层增量延迟波束成形方案，通过元素分组与延迟模块显著减少延迟范围，实现近最优性能。
2025-05-27 cs.IT cs.NI eess.SP
Machine Learning-based Beamforming Design for Millimeter Wave IRS Communications with Discrete Phase Shifters
本文研究了一种智能反射面辅助的毫米波多输入单输出下行无线通信系统。通过联合计算基站处的主动波束形成和IRS处的被动波束形成，我们的目标是在每个用户的信号与干扰加噪声比的约束下最小化发射功率。为了解决这个问题，我们提出了一个低复杂度的机器学习的交叉熵（CE）算法交替优化的主动波束形成和被动波束形成。具体地，在交替迭代过程中，迫零（ZF）方法和CE算法分别被应用于获得主动波束形成和被动波束形成。CE算法从随机采样开始，通过分布聚焦的思想，即通过最小化CE使分布向期望的方向移动，可以以足够高的概率获得接近最优的反射系数。此外，我们扩展了原来的一位相移在IRS的高分辨率相移的常见情况下，以提高算法的有效性。仿真结果表明，该算法能以较低的计算复杂性获得近似最优解。
2022-03-10 cs.IT math.IT
Intelligent Reflecting Surface: Practical Phase Shift Model and Beamforming Optimization
智能反射表面（IRS）能够控制无线传播环境，最近已经成为一种有前途的具有成本效益的技术，用于提高未来无线通信系统的频谱和能量效率。关于IRS的现有工作主要基于理想相移模型，该理想相移模型假设由每个元件的全信号反射而不管其相移，然而，这实际上难以实现。相比之下，我们在本文中提出了实用的相移模型，捕捉相位相关的幅度变化的元素的反射系数。基于所提出的模型，并考虑一个IRS辅助的多用户系统，部署IRS以帮助从多天线接入点（AP）到多个单天线用户的下行链路通信，我们制定了一个优化问题，通过联合设计AP发射波束成形和IRS反射波束成形，以最小化AP处的总发射功率，服从用户的个体信号干扰噪声比（SINR）约束。迭代算法，提出了有效地找到次优解决方案，这个问题，利用交替优化（AO）或基于惩罚的优化技术。此外，我们分析的IRS辅助系统，采用实际的移相器，但假设波束形成优化的理想相移模型的渐近性能损失，IRS元素的数量趋于无穷大。仿真结果揭示了实质性的性能增益所提出的波束形成优化的基础上的实际相移模型相比，传统的理想模型。
2020-02-24 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Symbol-Level Precoding and Passive Beamforming for IRS-Aided Communications
研究了多用户多输入单输出（MISO）通信网络中基于智能反射面（IRS）面板的联合波束形成设计。符号级预编码（SLP）被用来提高系统性能，利用多用户干扰（MUI）与有限的信道不确定性的考虑。联合波束形成设计被配制成一个非凸的最坏情况下的鲁棒规划，以最小化发射功率的信噪比（SNR）的要求。为了解决由于恒模和波束形成器的耦合的挑战，我们首先研究了单用户的情况。具体来说，我们提出并比较两种算法的基础上半定松弛（SDR）和交替优化（AO）的方法，分别。结果表明，基于AO的算法具有低得多的计算复杂性，但具有与基于SDR的算法几乎相同的功率。然后，我们应用AO技术的多用户的情况下，从而开发了一个算法的基础上的近端梯度下降（PGD）方法。该算法可以推广到有限分辨率IRS的情况下，从发射机到用户的直接链路的场景。数值结果表明，SLP可以显着提高系统的性能。同时，3位移相器可以实现接近最佳的功率性能。
2021-08-31 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Beamforming for MISO Communications via Intelligent Reflecting Surfaces
通过智能反射表面（IRSs）的无线通信已经受到学术界和工业界的相当大的关注。特别地，IRS能够利用通常低成本的无源设备来创建有利的无线传播环境。虽然在文献中已经研究了各种IRS辅助的无线通信系统，但到目前为止，还没有很好地理解这种系统的最佳设计。本文研究了IRS辅助的单用户多输入单输出（MISO）通信。为了最大限度地提高频谱效率，提出了一种分支定界（BnB）算法，分别在接入点（AP）和IRS处获得有源和无源波束形成器的全局最优解。仿真结果证实了在无线系统中部署IRS的有效性。此外，以所提出的最优BnB算法为性能基准，现有的设计算法的最优性进行了研究。
2020-01-30 cs.IT eess.SP math.IT
A Joint Power Splitting, Active and Passive Beamforming Optimization Framework for IRS Assisted MIMO SWIPT System
研究了一种基于智能反射面（IRS）辅助的多输入多输出（MIMO）功率分配（PS）的多PS接收机（PSR）同时无线信息和功率传输（SWIPT）系统。目标是通过联合优化PSR处的PS比、接入点（AP）处的有源发射波束成形（ATB）和IRS处的无源反射波束成形（PRB）来最大化系统的可实现数据率，而对AP处的最大发射功率、IRS处的每个元件的反射相移、每个PSR的个体最小收获能量要求、并且每个PSR的PS比域都满足。然而，对于这个未解决的问题，由于优化变量是错综复杂的耦合和约束是冲突的，制定的问题是非凸的，不能直接采用现有的方法来解决。为此，我们提出了一个联合优化框架来解决这个问题。特别地，我们利用拉格朗日对偶变换和分式规划变换将其转化为等价形式，并将转化后的问题分解为若干个子问题。然后，我们提出了一个交替优化算法，利用对偶次梯度法，逐次凸逼近法，和基于惩罚的优化-最小化方法，迭代求解子问题，并获得最优解的近封闭形式。数值仿真结果验证了IRS在SWIPT系统中的有效性，并表明所提出的算法提供了显着的性能增益。
2021-05-30 cs.IT eess.SP math.IT
Double-IRS Assisted Multi-User MIMO: Cooperative Passive Beamforming Design
智能反射表面（IRS）已经成为一种使能技术，以实现智能和可重构的无线通信环境的成本效益。IRS的现有工作主要考虑其无源波束形成设计和性能优化，而没有IRS间信号反射，因此没有揭示多IRS辅助无线网络的全部潜力。在本文中，我们研究了一个双IRS辅助多用户通信系统与\emph{cooperative}被动波束形成的设计，捕捉乘波束形成增益从IRS间信道。在双反射链路和单反射链路共存的一般信道设置下，联合优化基站（BS）的（主动）接收波束形成和两个分布式IRS（分别部署在BS和用户附近）的协作（被动）反射波束形成，以最大化所有用户的最小信干噪比（SINR）。此外，对于单用户和多用户的设置，我们分析表明，优于传统的单IRS系统的最大信噪比（SNR）和多用户的有效信道秩，分别双IRS合作系统的性能。仿真结果验证了我们的分析结果，并显示所提出的双IRS系统与合作的被动波束形成设计的实际优势。
2021-03-11 cs.ET cs.IT math.IT
Joint Beamforming and Phase Shift Design for Hybrid-IRS-aided Directional Modulation Network
为了在性能、成本和功耗之间取得较好的平衡，本文研究了一种混合智能反射面辅助定向调制（DM）网络，其中混合智能反射面由无源和有源反射元件组成。为了最大化可达速率，提出了最大信噪比-分数规划（Max-SNR-FP）和最大信噪比-等幅反射（Max-SNR-FP）两种优化算法，通过交替优化一种算法和给定另一种算法来联合设计混合IRS的波束形成向量和相移矩阵。前者采用逐次凸逼近和FP方法推导波束形成矢量和混合IRS PSM，后者采用最大信漏噪比方法和相位对准和相位偏移准则设计波束形成矢量和混合IRS PSM。仿真结果表明，这两种方法获得的速率略低于功耗较高的有源IRS，比无IRS和随机相位IRS高35%，而无源IRS仅比后者获得约17%的速率增益。与Max-SNR-FP算法相比，Max-SNR-FP算法以较小的性能损失为代价，降低了算法的复杂度。
2023-02-14 cs.IT math.IT
Intelligent Reflecting Surface Assisted Multi-Cluster AirComp via Dynamic Beamforming
针对 IRS 辅助的多集群 AirComp，本文提出集群自适应与动态 BF 方案，并联合优化模式、时间和功率，证明半数 BF 模式即可获得近优性能。
2023-07-15 cs.IT eess.SP math.IT
