Robust Transmission Design for RIS-Aided Communications with Both Transceiver Hardware Impairments and Imperfect CSI
可重构智能表面（RIS）或智能反射表面（IRS）最近被认为是未来第六代（6G）通信中最有前途的技术之一。在本文中，我们考虑了在基站（BS）的发射波束形成和RIS的相移的联合优化的RIS辅助无线通信系统的硬件损伤和不完善的信道状态信息（CSI）。具体来说，我们假设BS用户信道和BS-RIS用户信道都是由于信道估计误差而不完美的，并且我们考虑统计CSI误差模型下的信道估计误差。然后，BS的发射功率被最小化，受到中断概率约束和反射元件上的单位模量约束。通过使用Bernstein型不等式和半定松弛（SDR）重新制定的约束条件，我们将优化问题转化为一个半定规划（SDP）问题。数值结果表明，所提出的鲁棒性设计算法可以在硬件损伤和CSI不完美的情况下保证用户的通信质量。
2021-12-12 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Active RIS-aided Systems in the Face of Imperfect CSI and Phase Shift Noise
针对有源可重构智能表面（RIS）辅助无线系统，提出了线性最小均方误差（LMMSE）估计器。基于矩匹配方法，采用Gamma分布来近似瞬时接收信干噪比（SINR）的分布，并在实际信道估计误差、RIS放大器热噪声和RIS相移噪声的影响下，推导了系统中断概率和各态历经信道容量的闭合表达式。我们的理论分析和仿真结果表明，RIS放大器的引入相当于增加发射功率，也呈现出性能下降所造成的信道估计误差和RIS相位噪声。
2023-01-23 cs.IT eess.SP math.IT
HyperRNN: Deep Learning-Aided Downlink CSI Acquisition via Partial Channel Reciprocity for FDD Massive MIMO
为了充分发挥大规模多输入多输出（MIMO）在下行链路中的优势，需要在基站（BS）处获取信道状态信息（CSI）来优化波束形成矩阵。在频分双工（FDD）系统中，全信道互易性不成立，并且CSI获取通常需要下行链路导频传输，随后是上行链路反馈。先前的工作提出了经由深度学习的导频传输、反馈和CSI估计的端到端设计。在这项工作中，我们引入了一个增强的端到端的设计，利用部分上行链路-下行链路的互易性和时间相关的衰落过程，通过联合利用下行链路和上行链路的导频。所提出的方法基于一种新型的深度学习架构- HyperRNN -它结合了超网络和递归神经网络（RNN），以优化从上行链路到下行链路的长期信道特征的传输。仿真结果表明，HyperRNN实现了较低的归一化均方误差（NMSE）性能，并降低了对导频长度的要求。
2021-07-08 cs.IT eess.SP math.IT
AdapCsiNet: Environment-Adaptive CSI Feedback via Scene Graph-Aided Deep Learning
针对基于深度学习的CSI反馈方法泛化能力有限且在线训练开销大的问题，提出无需在线训练的AdapCsiNet框架，通过集成场景图形式的环境信息实现动态适应，提升重建精度达46.4%且无额外运行时开销。
2025-04-15 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Multi-Stage CSI Acquisition for Reconfigurable Intelligent Surface Aided MIMO Systems
针对可重构智能表面（RIS）中继无线信道估计中导频开销过大的问题，提出了一种基于导频的RIS中继无线信道估计方法。受深度学习在解决非线性映射问题方面的令人信服的把握的启发，所提出的方法仅激活RIS元素的一部分，并利用相应的级联信道估计来预测另一部分。通过合成深度神经网络（DNN），首先依次估计直接信道和活动级联信道，然后对非活动RIS元件进行信道预测。一个三阶段的训练策略，开发了这种合成DNN。从仿真结果来看，所提出的基于深度学习的方法在减少导频开销和保证可靠的估计精度方面是有效的。
2021-04-23 cs.IT eess.SP math.IT
Binary Neural Network Aided CSI Feedback in Massive MIMO System
Beijing National Research Center for Information Science and Technology (BNRist)（北京信息科学与技术国家研究中心（BNRist））；Tsinghua University（清华大学）
在大规模多输入多输出（MIMO）系统中，信道状态信息（CSI）是基站获得高性能增益所必需的。近年来，深度学习被广泛应用于CSI压缩中，以对抗频分复用系统中大规模MIMO带来的不断增长的反馈开销。然而，应用神经网络会带来额外的存储和计算成本，这对于资源有限的用户设备（UE）来说尤其不可忽略。本文介绍了一种新的二值化辅助反馈网络BCsiNet。此外，BCsiNet变体旨在提高定制训练和推理方案下的性能。实验表明，与CsiNet相比，BCsiNet在UE端为编码器提供了超过30个$\times$的内存节省和大约2个$\times$的推理加速。此外，BCsiNet的反馈性能与原始CsiNet相当。关键结果可在https://github.com/Kylin9511/BCsiNet上复制。
2020-11-05 cs.AI cs.IT eess.SP
Reconfigurable Intelligent Surface-Aided MISO Systems with Statistical CSI: Channel Estimation, Analysis and Optimization
研究了具有不完全信道状态信息（CSI）的可重构反射面（RIS）辅助多输入单输出（MISO）系统，其中RIS相关信道采用Rician衰落模型。考虑到实际系统的开销和复杂度，在基站采用低复杂度的最大比合并（MRC）波束形成，并根据长期统计CSI配置RIS的相移。具体来说，我们首先估计的线性最小均方误差（LMMSE）估计器的基础上的整体信道矩阵，并评估MSE和归一化MSE（NMSE）的性能。然后，与估计的信道，我们推导出的遍历速率的封闭形式的表达式。推导的表达式表明，与Rician RIS相关的信道，速率可以保持在一个非零值时，发射功率按比例降低到$1/M$或$1/N^2$，其中$M$和$N$是天线和反射元件的数量，分别。然而，如果所有的RI相关信道都是完全瑞利的，则每个用户的发射功率只能按比例缩小到$1/\sqrt{M}$或$1/N$。最后，数值结果验证了有前途的好处，从RIS到传统的MISO系统。
2021-07-12 cs.IT eess.SP math.IT
Covariance-Aided CSI Acquisition with Non-Orthogonal Pilots in Massive MIMO: A Large-System Performance Analysis
大规模多输入多输出（MIMO）系统使用具有大量天线元件的天线阵列来同时服务于许多不同的用户。然而，系统中的大量天线使得信道状态信息（CSI）获取策略设计至关重要并且特别具有挑战性。有趣的是，在大规模MIMO系统的背景下，信道表现出很大程度的空间相关性，这导致在基站（BS）的强烈秩亏空间协方差矩阵。为了分析大规模MIMO系统中协方差辅助的上行链路多用户CSI捕获的益处，本文比较了（i）传统CSI捕获的信道估计均方误差（MSE），传统CSI捕获不假设任何关于用户空间协方差矩阵的知识并且使用正交导频序列;以及（ii）协方差辅助的CSI获取，其利用各个协方差矩阵进行信道估计，并且使得能够使用非正交导频序列。我们应用大系统分析后一种情况下，新的渐近MSE表达式建立在各种假设下的导频序列的分布和协方差矩阵。我们将这些表达式链接到描述具有一些等效长度的正交导频序列的常规CSI获取的估计MSE的那些表达式。该分析提供了关于当采用协方差辅助方法时，相对于传统策略可以减少多少训练开销的见解。
2020-02-20 cs.IT math.IT
Robust Transmission Design for Intelligent Reflecting Surface Aided Secure Communication Systems with Imperfect Cascaded CSI
本文研究了智能反射面辅助无线通信系统中鲁棒安全传输的设计。特别地，多天线接入点（AP）在存在多个单天线窃听者的情况下与单天线合法接收器通信，其中人工噪声（AN）被发送以增强安全性能。此外，我们假设级联的AP-IRS-用户信道由于信道估计误差而不完美。为了最小化发射功率，在发射机处的波束成形向量、AN协方差矩阵和IRS相移在通常对信道估计误差建模的统计级联信道状态信息（CSI）误差模型下受到中断率概率约束而被联合优化。为了处理由此产生的非凸优化问题，我们首先近似的中断率概率约束，使用伯恩斯坦型不等式。然后，我们开发了一个次优算法的基础上交替优化，基于惩罚和半定松弛方法。仿真结果表明，该方案显着降低了发射功率相比，其他基准计划。
2020-12-03 cs.IT eess.SP math.IT
Rate-Memory Trade-Off for the Cache-Aided MISO Broadcast Channel with Hybrid CSIT
通信中的一个著名问题是广播信道中的所谓“PN”问题，其指的是这样的设置，其中固定的一组用户向多天线发射机提供完美的信道状态信息（CSI），而其余用户仅提供有限精度的CSI或不提供CSI。该设置的自由度（DoF）最近通过对齐图像集方法得到。在这项工作中，我们解决了这个问题的缓存辅助变体（即，具有边信息的“PN”设置），其中提供完美CSI的用户的数量小于或等于发射天线的数量。特别是，我们推导出最佳的速率-内存权衡的假设下，未编码的位置和特征相同的权衡内的一个因素为2.01的一般布局。结果证明，“PN”的影响保持相似，即使在边信息的存在下，但也是最佳的权衡是无法实现的，通过独立服务的两组用户。
2021-02-25 cs.IT math.IT
Alternating Minimization for Wideband Multiuser IRS-aided MIMO Systems under Imperfect CSI
针对非完美CSI下的宽带多用户IRS辅助MIMO系统，提出基于MMSE与BC-MAC对偶性的交替最小化联合设计方法，可显著提升系统性能。
2024-01-29 cs.IT eess.SP math.IT
Digital Twin Aided Massive MIMO: CSI Compression and Feedback
针对大规模 MIMO 中 DL CSI 压缩反馈模型依赖大量真实数据的问题，提出用站点数字孪生与射线追踪生成合成 CSI，并结合在线选择和域适应，大幅降低真实数据需求。
2024-03-01 cs.IT eess.SP math.IT
Ergodic Spectral Efficiency Analysis of Intelligent Omni-Surface Aided Systems Suffering From Imperfect CSI and Hardware Impairments
本文研究非理想CSI和硬件损伤下IOS辅助系统的遍历频谱效率，提出双时间尺度波束成形设计，并证明增加AP天线可有效补偿硬件损伤。
2024-05-02 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Aided Space Shift Keying With Imperfect CSI
研究不完美CSI下RIS辅助SSK系统的平均误比特率，推导智能与盲反射模式的闭式及渐近表达式，并用高斯-切比雪夫求积和蒙特卡洛仿真验证，揭示离散相移影响。
2023-10-16 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Transmission Design for Active RIS-Aided Systems
针对主动RIS辅助系统中信道状态信息不完美的难题，本文提出一种基于统计CSI误差模型的鲁棒传输设计，通过交替优化最大化用户最小可达速率之和，显著优于仅利用估计CSI的基线方案。
2025-04-01 cs.IT eess.SP math.IT
Active RIS-Aided Massive MIMO With Imperfect CSI and Phase Noise
本文研究有源RIS辅助上行大规模MIMO在非理想CSI和相位噪声下的性能，采用双时间尺度方案与LMMSE信道估计，推导速率下界并分析功率缩放律，提出遗传算法优化相移，验证有源RIS的显著增益。
2024-05-06 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces Aided Communication: Capacity and Performance Analysis Over Rician Fading Channel
在这项工作中，我们考虑一个单输入单输出（SISO）系统的可重构智能表面（RIS）辅助毫米波通信。我们考虑用户节点到RIS和RIS到接入点（AP）的Rician信道模型。我们得到封闭形式的表达能力与信道状态信息（CSI）和没有CSI在发射机。新导出的容量表达式是非常紧凑形式的封闭形式表达式。我们还简化了平均符号错误概率的封闭形式的表达式。我们还描述了关键参数Rician因子K和IRS上的元素数对发送端有CSI和没有CSI的遍历容量的影响。
2021-07-22 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation for Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Multiuser Communication Systems Exploiting Statistical CSI of Correlated RIS-User Channels
针对RIS辅助多用户MISO系统导频开销过高的问题，本文建立波束域相关信道模型，采用导频复用并提出EP算法，以更低开销实现精确信道估计。
2023-09-27 cs.IT eess.SP math.IT
Two-Timescale Design for Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Massive MIMO Systems with Imperfect CSI
研究了可重构智能表面（RIS）辅助的大规模多输入多输出（MIMO）系统的双时标传输设计，其中基站（BS）的波束形成适应于快速变化的瞬时信道状态信息（CSI），而RIS的被动波束形成适应于缓慢变化的统计CSI。具体来说，我们首先提出了一个线性最小均方误差（LMMSE）估计器，以获得聚合信道从用户到BS在每个信道相干间隔。基于估计的信道，我们应用低复杂度的最大比合并（MRC）波束形成在BS，然后推导出各态历经的可达速率在一个封闭的形式表示。为了得出设计的见解，我们进行了详细的理论分析，从推导出的遍历可实现的速率。如果BS-RIS信道是Rician分布的，我们证明了发射功率可以成比例地缩放到$1/M$，因为BS天线的数量，$M$，增长到无穷大，同时保持非零速率。如果BS-RIS信道是瑞利分布的，则发射功率可以随着$M$变大而与$1/\sqrt{M}$成比例缩放，或者随着反射元件的数量$N$变大而与$1/N$成比例缩放，同时仍然保持非零速率。通过利用在CSI的统计知识下推导出的数据率的表达式，我们通过设计RIS处的无源波束形成来最大化最小用户速率。数值结果证实，即使在存在不完美的CSI，在大规模MIMO系统中的RIS的集成结果在有前途的性能增益。此外，所获得的结果表明，它是有利的，将RIS靠近用户，而不是靠近BS。
2022-10-15 cs.IT eess.SP math.IT
Statistical CSI Based Beamforming for Reconfigurable Intelligent Surface Aided MISO Systems with Channel Correlation
针对相关信道下 RIS 辅助 MISO 下行系统，本文基于 S-CSI 联合设计 AP 与 RIS 波束成形，提出 SVD-GD 和 FP-GD 算法以最大化和 ESE，并验证 2 比特相移量化已足够。
2023-09-27 cs.IT eess.SP math.IT
Robust AN-Aided Beamforming and Power Splitting Design for Secure MISO Cognitive Radio With SWIPT
研究了一种同时进行无线信息和功率传输的多输入单输出认知无线电下行网络。在该网络中，次级用户与多个主用户和多个能量收集接收器共存。为了保证安全通信和能量收集，研究了不完全信道状态信息（CSI）下鲁棒安全人工噪声辅助波束形成和功率分配设计问题。具体而言，发射功率最小化问题和最大-最小公平能量收集问题，制定了有界CSI误差模型和概率CSI误差模型。这些问题是非凸的，解决起来很有挑战性。针对这些问题，提出了一种一维搜索算法，在有界CSI误差模型下基于${\cal S}\text{-Procedure} $，在概率CSI误差模型下基于Bernstein型不等式.结果表明，最佳的鲁棒安全波束形成下的有界CSI误差模型可以实现，而一个次优波束形成的解决方案下的概率CSI误差模型可以得到。阐明了在最大最小公平性准则下，次用户接收机的保密率与能量收集接收机所收集的能量之间的折衷。
2016-02-22 cs.IT math.IT
Is RIS-Aided Massive MIMO Promising with ZF Detectors and Imperfect CSI?
本文提供了一个理论框架，了解性能的可重构智能表面（RIS）辅助大规模多输入多输出（MIMO）与迫零（ZF）检测器下不完美的信道状态信息（CSI）。我们首先提出了一个低开销的最小均方误差（MMSE）信道估计器，然后推导和分析的上行链路可达速率的封闭形式的表达式。分析结果表明：$1)$不考虑RIS相移设计，所有用户的速率至少在$\mathcal{O}\left(\log_2\left(MN\right)\right)$的数量级上缩放，其中$M$和$N$分别是天线和反射元件的数量：$2)$通过将RIS相移对准到一个用户，该用户的速率最多可以在$\mathcal{O}\left(\log_2\left(MN^2\right)\right)$的数量级上缩放; $3)$可以与$N$成反比地减小$M$或发射功率，同时保持给定速率。此外，我们提出了两个低复杂度的优化最小化（MM）为基础的算法来优化和用户速率和最小用户速率，分别在每次迭代中获得封闭形式的解决方案。最后，仿真结果验证了所有推导的分析结果。我们的模拟结果还表明，最大和速率可以密切接近通过简单地调整RIS相移到任意用户。
2021-11-02 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Beamforming Design for RIS-aided Cell-free Systems with CSI Uncertainties and Capacity-limited Backhaul
针对RIS辅助无小区系统，考虑CSI不确定性和容量受限回传，提出联合优化AP预编码与RIS相移的鲁棒波束赋形算法，以最大化最差情况总和速率，并实现低复杂度高性能。
2023-05-09 cs.IT eess.SP math.IT
Generalized Degrees of Freedom of the Symmetric Cache-Aided MISO Broadcast Channel with Partial CSIT
我们认为高速缓存辅助MISO广播信道（BC），其中多天线发射机服务于$K$单天线接收机，每个接收机配备有一个高速缓存存储器。发射机可以访问信道状态信息的部分知识。对于一个对称的设置，在信道强度水平，部分信道知识水平和缓存大小方面，我们的特征的广义自由度（GDoF）到一个常数乘法因子。可复用性方案利用了空间复用增益和编码多播增益之间的相互作用。另一方面，基于割集的参数结合信道不确定性下的并行MISO BC的GDoF外界用于相反。我们进一步表明，特征的顺序最优的GDoF也达到了分散的设置，其中不需要协调的内容放置在缓存中。
2018-12-04 cs.IT math.IT
Sum-Rate Maximization of RIS-Aided Multi-User MIMO Systems With Statistical CSI
研究了一种基于可重构智能表面（RIS）的多用户多输入多输出（MIMO）系统，该系统只考虑基站（BS）的统计信道状态信息（CSI）。我们的目标是最大限度地提高其和速率通过联合优化的波束形成在BS和相位移在RIS。然而，多用户MIMO传输和空间相关性使得优化繁琐。对于易处理性，一个确定性的近似推导出的和率下的大量的反射元素。通过采用近似和速率最大化，发射波束形成和相移的最优设计可以解耦，并分别在封闭形式求解。更具体地，通过使用注水算法可以保证发射波束形成的全局最优性，并且通过使用投影梯度上升（PGA）算法可以获得相移的次优解。通过与基站处假设的瞬时CSI的情况进行比较，基于统计CSI的所提出的算法可以实现相当的性能，但具有更低的复杂度和信令开销，这是更经济实惠的和有吸引力的实际应用。此外，空间相关性的影响进行了彻底检查，通过使用优化理论。
2021-12-22 cs.IT math.IT
UAV-RIS-Aided Space-Air-Ground Integrated Network: Interference Alignment Design and DoF Analysis
针对SAGIN异构干扰难题，提出UAV-RIS辅助的干扰管理方案，设计干扰对齐与预编码并分析自由度，显著提升了不同CSI场景下的系统容量。
2023-08-04 cs.IT math.IT
Sensing-aided Uplink Channel Estimation for Joint Communication and Sensing
联合通信与感知（JCAS）技术由于其使用相同的发送信号进行通信和感知的高频谱效率而引起了人们的极大关注。利用上行信道与感知结果的相关性，提出了一种基于感知辅助卡尔曼滤波器（SAKF）的上行JCAS信道状态信息（CSI）估计方法，利用到达角（AoA）估计提高CSI估计精度。提出了一种基于卡尔曼滤波器（KF）的信道状态信息（CSI）增强方法，该方法利用所估计的AoA作为先验信息来改进最小二乘CSI估计。仿真结果表明，基于SAKF的信道状态信息估计方法的出错率（BER）接近最小均方误差（MMSE）方法，而复杂度显著降低。
2022-11-08 cs.ET cs.IT math.IT
Achievable Rate Analysis of the STAR-RIS Aided NOMA Uplink in the Face of Imperfect CSI and Hardware Impairments
该研究推导了存在信道估计误差与硬件损伤时，STAR-RIS辅助NOMA上行链路的遍历和速率上界，发现收发机硬件损伤会导致高功率下的性能地板效应。
2023-06-14 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-Antenna Aided Secrecy Beamforming Optimization for Wirelessly Powered HetNets
本文考虑了无线供电的双层异构网络（HetNets）的新范式。具体地，毫微微小区基站（FBS）由功率信标（PB）供电，并且在存在潜在窃听者（EVE）和宏基站（MBS）的情况下向合法毫微微小区用户（FU）发送机密信息。在这种情况下，我们研究了三个不同层次的FBS-EVE信道状态信息（CSI），即完美的，不完美的和完全未知的FBS-EVE CSI下的保密波束形成设计。首先，给定FBS处的理想全局CSI，以理想保密率最大化为目标，联合优化PB能量协方差矩阵、FBS信息协方差矩阵和时间分裂因子。在假设FBS-EVE CSI不完美的情况下，分别研究了确定性CSI误差和统计性CSI误差对应的最坏情况SRM问题和中断约束SRM问题。此外，针对FBS-EVE信道状态信息未知的实际情况，研究了人工噪声（AN）辅助的保密波束形成设计。我们的分析表明，对于所有上述情况下的最佳PB能量和FBS信息保密波束成形的秩-1。此外，对于FBS-EVE CSI的所有考虑的情况，当跨层干扰约束不活动时，闭合形式的PB能量波束成形解决方案是可用的。数值仿真结果表明，所有建议的保密波束形成设计相比，采用基线算法的保密性能的优势。
2019-11-14 cs.IT math.IT
Intelligent Reflecting Surface (IRS)-Aided Covert Wireless Communications with Delay Constraint
这项工作探讨了在隐蔽通信中部署智能反射面（IRS）所取得的性能增益。为此，我们制定了联合设计的发射功率和IRS反射系数，考虑到全球信道状态信息（CSI）的情况下，没有一个看守的瞬时CSI的通信隐蔽性。对于全球CSI的情况下，我们首先证明，完美的隐蔽性是可以实现的IRS的帮助下，即使是单天线发射机，这是不可能的，没有IRS。然后，我们开发了一个惩罚逐次凸逼近（PSCA）算法来解决设计问题。考虑到PSCA算法的高复杂度，我们进一步提出了一种低复杂度的两阶段算法，其中发射功率和IRS的反射系数的解析表达式推导。对于没有典狱长的瞬时CSI的情况下，我们首先推导出的隐蔽性约束分析促进最佳相移设计。然后，我们考虑三个硬件相关的约束IRS的反射幅度，并确定其最佳设计连同最佳发射功率。我们的研究表明，显着的性能增益可以通过部署到隐蔽通信的IRS。
2022-01-11 cs.IT eess.SP math.IT
D2D-Aided Multi-Antenna Multicasting under Generalized CSIT
多播（其中基站（BS）希望向若干用户设备（UE）传送相同的消息）代表常见但极具挑战性的无线场景。事实上，保证整个UE群体的可解码性被证明是主要的性能瓶颈，因为处于不良信道条件下的UE最终确定可实现的速率。为了克服这个问题，已经广泛地研究了两阶段协作多播方案，其在第一阶段中使用常规多播并且在第二阶段中利用设备到设备（D2D）通信来有效地传播消息。然而，大多数工作都限于单天线BS的简单情况下，或在发射机（CSIT）设置的特定信道状态信息。本文提出了一种通用的两阶段框架，适用于完美的情况下，统计和拓扑CSIT在存在多个天线在BS。所提出的方法利用BS处的预编码能力，这使得能够将能够有效地充当D2D中继的特定UE定向到剩余UE，并且在一些中断约束下最大化多播速率。数值结果表明，我们的计划带来了实质性的收益，传统的单相多播，克服了最坏的UE瓶颈行为在所有考虑CSIT配置。
2021-02-02 cs.IT math.IT
Efficient Beamforming for Discrete SIM-Aided Multiuser Systems Under Statistical CSI
School of Information Science and Engineering, Shandong University（山东大学信息科学与工程学院）；School of EEE Nanyang Technological University（南洋理工大学电气电子工程学院）
本文提出了一种在统计CSI下，通过联合功率分配和离散相移优化，实现SIM辅助多用户MISO下行系统高效波束成形的方法，显著降低计算复杂度并保持高性能。
2026-01-21 cs.IT math.IT
Exploiting Amplitude Control in Intelligent Reflecting Surface Aided Wireless Communication with Imperfect CSI
智能反射表面（IRS）是一种通过被动反射重新配置无线信号传播来实现未来无线网络的高频谱和能量效率的新范例。为了获得IRS的潜在增益，信道状态信息（CSI）是必不可少的，而在实践中，由于有限的信道训练资源，信道估计错误是不可避免的。在本文中，为了优化性能的IRS辅助多用户系统与不完美的CSI，我们提出了联合设计在接入点（AP）的主动发送预编码和被动反射系数的IRS，每个不仅包括传统的相移，也是新开发的幅度变化。首先，每个用户的可达速率推导出假设一个实用的IRS信道估计方法，这表明由于CSI错误的干扰是错综复杂的AP发送预编码器，信道训练功率和IRS反射系数在信道训练和数据传输。然后，针对单用户情况，结合罚函数法、Dinkelbach法和块连续上界最小化（BSUM）法的优点，提出了一种新的罚函数Dinkelbach-BSUM算法来优化IRS反射系数，以最大化CSI差错下的可达数据传输速率;对于多用户情况，提出了一种基于惩罚对偶分解（PDD）的最大化用户加权和速率的新算法。仿真结果验证了我们提出的算法的有效性相比，基准计划。特别是，有用的见解，得出表征IRS反射幅度控制（有/没有传统的相移）对系统性能不完美的CSI下的效果。
2021-03-04 cs.IT math.IT
Digital Twin Aided Massive MIMO CSI Feedback: Exploring the Impact of Twinning Fidelity
本文提出利用集成电磁3D模型、硬件模型和射线追踪的站点专用数字孪生训练CSI反馈模型，并通过保真度框架和少量真实数据精调提升重建性能。
2025-09-30 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation for RIS-Aided mmWave MIMO Channels
可重构智能表面（RIS）可以通过被动地改变入射电磁波的方向来塑造无线电传播。RIS的最佳控制需要经由RIS连接基站（BS）和移动站（MS）的所有链路的完美的信道状态信息（CSI）。因此，需要在BS/MS处的信道（参数）估计和相关的消息反馈机制。本文针对RI辅助的毫米波（mmWave）MIMO信道，采用一种两阶段信道估计方案，利用迭代重加权的方法依次估计信道参数。我们评估的平均频谱效率（SE）和RIS波束形成增益的建议方案，并证明它实现了高分辨率的估计与平均SE与完美的CSI。
2020-02-15 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Massive RIS aided Multicast with Uncertain CSI: Energy-Efficiency Maximization via Accelerated First-Order Algorithms
可重构智能表面（RIS）通过重构无线传播环境，具有显著提高网络安全传输性能的潜力。然而，由于窃听者的被动性和RIS带来的级联信道，窃听者的信道状态信息在基站处不能完全获得。在信道的不确定性，最佳相移，功率分配和传输速率设计安全传输是目前未知的，由于处理耦合变量的概率约束的困难。为了填补这一空白，本文制定了一个问题的能源效率的安全传输设计，同时将概率约束。通过变换概率约束和解耦变量，交替执行凹凸过程和半定松弛技术，求解安全能效最大化问题。针对大规模天线和反射单元的情况，进一步提出了一种低复杂度的加速一阶算法，仿真结果表明，该算法与传统方法相比，在计算时间上至少节省了两个数量级。此外，所得到的RIS辅助安全传输显着提高了能源效率相比，随机相移，固定相移，RIS忽略CSI的不确定性的基线方案。
2021-05-24 cs.IT math.IT
Pilot Power Allocation for Channel Estimation in a Multi-RIS Aided Communication System
针对多RIS辅助通信系统在非理想CSI下的信道估计问题，推导遍历信道增益闭式表达式，通过拉格朗日乘数法求解最优导频功率分配，证明向弱反射信道导频分配更多功率可提升增益，仿真验证了理论分析的正确性。
2023-08-27 cs.IT eess.SP math.IT
Ergodic Rate Analysis of Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Massive MIMO Systems with ZF Detectors
这封信研究了可重构智能表面（RIS）辅助大规模多输入多输出（MIMO）系统的两个时标设计。首先，迫零（ZF）检测器应用在基站（BS）基于瞬时聚合CSI，这是直接信道和级联的用户-RIS-BS信道的叠加。然后，通过利用信道的统计特性，我们推导出封闭形式的遍历可达速率表达式。利用梯度上升法，设计了仅依赖于长期统计CSI的RIS无源波束形成。我们证明了遍历速率可以获得$\mathcal{O}\left(\log_{2}\left(MN\right)\right)$数量级的增益，其中$M$和$N$分别表示BS天线和RIS单元的数量。我们还证明了显着的优越性所考虑的RIS辅助系统与ZF检测器的RIS免费系统和RIS辅助系统与最大比合并（MRC）。
2021-11-17 cs.IT eess.SP math.IT
Interference Alignment-Aided Base Station Clustering using Coalition Formation
基站分簇在大干扰网络中是必要的，其中信道状态信息（CSI）获取开销否则将是压倒性的。在本文中，我们提出了一种新的长期吞吐量模型的集群用户解决干扰缓解能力和CSI获取开销之间的平衡。该模型仅依赖于统计CSI，从而实现长期聚类。基于联盟博弈论的概念，我们提出了一个低复杂度的分布式聚类方法。该算法在几次迭代中收敛，并且仅需要基站之间的有限通信。数值模拟表明，所提出的方法的可行性。
2015-11-12 cs.IT math.IT
Intelligent Reflecting Surface-Aided Multiuser Communication: Co-design of Transmit Diversity and Active/Passive Precoding
本文研究IRS辅助多用户通信系统，利用IRS公共相移实现发射分集服务高移动性用户且无需CSI，同时联合优化主动/被动预编码服务低移动性用户，以最小化基站总发射功率。
2024-09-21 cs.IT eess.SP math.IT
Flexible Intelligent Metasurface for Downlink Communications under Statistical CSI
New York University Abu Dhabi（阿布扎比纽约大学）；NYU WIRELESS, NYU Tandon School of Engineering（纽约大学坦登工程学院）；University of Hertfordshire（赫特福德大学）；National Technical University of Athens（雅典国立技术大学）
本文提出了一种基于统计CSI的FIM优化算法，用于提升FIM辅助下行多用户通信系统的频谱效率。
2025-12-28 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Max-Min Fair Beamforming Design for Rate Splitting Multiple Access-aided Visible Light Communications
针对发射端CSIT不完善的RSMA辅助VLC网络，推导其信道容量下界，提出基于CCCP、结合SDR与惩罚方法的鲁棒波束成形算法，解决MMF问题，性能优于SDMA和NOMA现有算法。
2024-11-27 cs.IT eess.SP math.IT
Prior-Aided Masked Vector Quantization CSI Feedback for FDD Massive MIMO Systems
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；Huawei Technologies Co., Ltd.（华为技术有限公司）
针对FDD大规模MIMO下行CSI反馈瓶颈，提出先验辅助掩码向量量化（PM-VQ）方案，利用角度-时延功率图先验和自适应掩码选择令牌，在3GPP TR 38.901 UMa数据集上实现最低NMSE，支持可变速率压缩。
2026-09-17 cs.IT math.IT
Huygens-Fresnel Model Based Position-Aided Phase Configuration for 1-Bit RIS Assisted Wireless Communication
提出基于菲涅尔区的位置辅助相位配置方案，设计吸收与1-bit反射模式RIS元件及TPOSJ帧结构，无需复杂CSI即可智能控制ON/OFF状态。
2024-06-05 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
Securing Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Cell-Free Networks
在本文中，我们研究的物理层安全性的可重构智能表面（RIS）辅助无细胞网络。通过联合优化基站处的主动波束形成（BF）和RISs处的被动波束形成，形成了最大加权和保密率问题。为了处理这个非平凡的问题，我们采用交替优化解耦原问题成两个子问题，这是解决使用半定松弛和连续凸逼近理论。为了降低获得整体信道状态信息（CSI）的复杂度，我们将所提出的框架扩展到只需要RIS的CSI的一部分的情况。这是通过故意丢弃对用户的保密率有小贡献的RIS来实现的。在此基础上，我们建立了一个混合整数非线性规划问题，并利用线性二次曲线松弛法求解。仿真结果表明，所提出的方案可以获得比现有方案更高的保密率。
2022-02-15 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal phase shift design for fair allocation in RIS aided uplink network using statistical CSI
本文针对RIS辅助上行链路网络，提出基于统计CSI的相移、波束成形与功率分配联合优化算法，以最大化最小SINR实现用户公平，并显著降低计算与控制开销。
2023-09-23 cs.IT math.IT
Cache-Aided Content Delivery in Fog-RAN Systems with Topological Information and no CSI
在这项工作中，我们考虑一个雾无线电接入网络（F-RAN）系统与部分连接的无线拓扑结构和没有信道状态信息可在云和边缘节点（EN）。F-RAN由配备有缓存并通过前传链路连接到云的EN组成。我们首先关注云连接被禁用的情况，因此EN必须仅基于其缓存内容来满足用户需求。针对一类部分连通的规则网络，提出了一种在EN上结合文件内MDS编码缓存和无线边缘信道上的盲干扰避免的传输方案。该方案需要最小的存储，并导致可实现的归一化交付时间（NDT），这是在一个恒定的乘法因子的最佳已知的NDT与完整的存储。接下来，我们为启用云连接的情况提供了可实现的方案，并且当仅提供拓扑信息时，我们对云连接和边缘缓存之间的相互作用提供了新的见解。
2019-12-19 cs.IT math.IT
Generative Model-Aided Continual Learning for CSI Feedback in FDD mMIMO-OFDM Systems
College of Information Science and Technology, Donghua University（东华大学信息科学与技术学院）；Department of Information and Computer Science, Keio University（Keio大学信息与计算机科学系）；School of Computing and Information Technology, Great Bay University（Great Bay大学计算与信息科技学院）；Great Bay Institute for Advanced Study (GBIAS)（Great Bay先进研究 institutes）；Department of Engineering, Nottingham Trent University（Nottingham Trent大学工程系）
本文提出基于GAN的连续学习方法，用于FDD mMIMO-OFDM系统中的CSI反馈，通过生成器作为记忆单元保留历史知识，提升DAE框架的泛化能力并降低内存开销。
2025-11-23 cs.AI cs.IT cs.LG
Impact of Channel Aging on Reconfigurable Intelligent Surface Aided Massive MIMO Systems with Statistical CSI
在大规模多输入多输出（mMIMO）系统中引入可重构智能表面（RIS），可以提高用户设备（UE）在服务盲区的性能，从而释放下一代网络的潜力。然而，它们对准确的信道状态信息（CSI）的要求是至关重要的，并且特别地，具有引起信道老化的UE移动性的应用使得实现足够的服务质量具有挑战性。因此，在这项工作中，我们研究了空间相关性和不完善的CSI条件下的信道老化对RIS辅助mMIMO系统性能的影响。具体来说，通过考虑在上行链路训练和下行链路数据传输阶段的信道老化，我们首先执行最小均方误差（MMSE）信道估计，以获得UE有效信道与传统的系统类似，没有RIS的低开销。接下来，我们推导出下行链路可实现的和频谱效率（SE）与正则化迫零（RZF）预编码在封闭的形式是只依赖于大规模的统计，通过使用确定性等效（DE）分析。随后，我们提出了有吸引力的优化可实现的总和SE相对于相移和总发射功率，可以执行每几个相干间隔由于大规模统计的缓慢变化。数值结果验证了解析表达式，并展示了性能，同时允许提取有见地的设计结论，包括UE移动性的常见情况。特别是，信道老化降低了性能，但其影响可以通过适当地选择帧持续时间或通过增加RIS元素的数量来控制。
2022-09-09 cs.IT math.IT
Two-Timescale Optimization for Intelligent Reflecting Surface Aided D2D Underlay Communication
设备到设备（D2 D）CDMA通信系统的性能受到蜂窝用户（CU）和D2 D设备之间的同信道干扰的限制。为了解决这一问题，本文研究了一种智能反射面（IRS）辅助D2 D成像系统。提出了一种双时标优化方案以减少所需的信道训练和反馈开销，其中基站（BS）处的发射波束成形和D2 D发射机处的功率控制适于瞬时有效信道状态信息（CSI）;并且IRS相移适于慢变信道均值。基于两个时间尺度的优化方案，我们的目标是最大化D2 D遍历速率服从给定的中断概率约束的信号干扰噪声比（SINR）的CU的目标。将双时间尺度问题解耦为两个子问题，并利用封闭表达式迭代求解。数值结果验证了基于两个时间尺度的优化性能优于几个基线，也展示了系统性能和CSI开销之间的有利权衡。
2020-06-02 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of RIS-Aided Space Shift Keying With Channel Estimation Errors
本文针对不完美CSI下的RIS辅助SSK下行系统，推导了条件成对错误概率、非中心卡方分布概率密度函数及闭式ABEP表达式，并给出渐近结果，通过蒙特卡洛仿真验证了理论分析的准确性。
2023-07-05 cs.IT eess.SP math.IT
Two-timescale Beamforming Optimization for Intelligent Reflecting Surface Aided Multiuser Communication with QoS Constraints
智能反射表面（IRS）是一种新兴技术，能够通过可调无源信号反射重新配置无线信道，从而经济高效地提高无线网络的频谱和能量效率。本文研究了一种IRS辅助的多用户多输入单输出（MISO）无线系统，与现有的基于瞬时信道状态信息（I-CSI）的方案相比，采用双时间尺度（TTS）传输来降低信号处理复杂度和信道训练开销，同时在传输调度中利用多用户信道分集。具体而言，长期被动波束形成是基于所有链路的统计CSI（S-CSI）设计的，而短期主动波束形成被设计成以优化的IRS相移来迎合所有用户的重新配置的信道的I-CSI。我们的目标是最大限度地减少在接入点（AP）的平均发射功率，受到用户的个人服务质量（QoS）的约束。由于长期和短期设计变量在QoS约束下的复杂耦合，所提出的随机优化问题是非凸的，难以求解。针对这一问题，提出了一种基于原-对偶分解的TTS联合主被动波束形成算法（PDD-TJAPB）。该算法将原问题分解为长期问题和短期问题，并利用深度展开技术提取短期问题的梯度信息，为长期问题构造凸代理问题。该算法被证明几乎必然收敛到原问题的平稳解。仿真结果表明，该算法的优点和有效性相比，基准计划。
2021-04-01 cs.IT eess.SP math.IT
Pilot-Aided Distributed Multi-Group Multicast Precoding Design for Cell-Free Massive MIMO
该研究针对无蜂窝大规模MIMO系统，提出基于双向导频训练的全分布式多组多播预编码方案，通过组特定上行训练资源消除CSI回程信令，本地优化预编码器，性能显著优于传统仅依赖本地CSI的方案。
2024-01-31 cs.IT eess.SP math.IT
