Optimization of RIS-Aided MIMO -- A Mutually Coupled Loaded Wire Dipole Model
本文针对含散射物体的RIS辅助MIMO系统，提出一种不依赖诺伊曼级数近似的可调负载优化算法，可证明收敛且复杂度随RIS单元数呈多项式增长，在迭代次数和收敛时间上均优于现有基准算法。
2023-09-18 cs.IT eess.SP math.IT
Interference Leakage Minimization in RIS-assisted MIMO Interference Channels
我们解决的问题，干扰泄漏（IL）最小化的$K$ -用户多输入多输出（MIMO）干扰信道（IC）的可重构智能表面（RIS）的协助。我们描述了一个迭代算法的基础上块坐标下降，以最小化IL成本函数。重新制定的问题提供了一个几何解释，并显示出有趣的连接包络预编码和相位只有迫零波束成形问题。作为该分析的结果，我们推导出相位优化RIS能够完美地消除$K$用户MIMO IC上的干扰的一组必要（但不是充分）条件。
2023-03-06 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Efficient Active Element Selection in RIS-aided Massive MIMO Systems
针对有源RIS辅助M-MIMO系统，提出基于LDT和FP的EE优化与有源元件选择方案，以更少元件实现较完全无源RIS最高120%的EE提升。
2024-03-03 cs.IT eess.SP math.IT
Discrete RIS Enhanced Space Shift Keying MIMO System via Reflecting Beamforming Optimization
针对存在直接链路的离散RIS辅助SSK-MIMO系统，提出基于SCA和惩罚交替优化的RIS相移优化方法以最大化最小星座欧氏距离、降低误比特率，仿真验证了方案优越性及各参数对可靠性的影响。
2024-11-01 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-Assisted D-MIMO for Energy-Efficient 6G Indoor Networks
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Sony Europe（索尼欧洲）
本文提出了一种交替优化框架，用于在相干和非相干接收模式下最大化RIS辅助D-MIMO系统的能效，通过联合优化接入点功率分配和RIS相位配置，在功率和SINR约束下提升能效。
2026-03-25 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-Assisted Massive MIMO with Multi-Specular Spatially Correlated Fading
可重新配置的智能表面（RIS）作为5G技术之外的潜力引起了人们的极大关注。这些表面由许多超材料的无源元件组成，这些超材料的阻抗可以控制，以改变撞击它们的无线信号的相位、幅度或其他特性。当信道具有大量多径分量时，信道估计是控制大RIS的关键任务。在本文中，我们提出了一种新的信道估计方案，利用空间相关特性在大规模多输入多输出（MIMO）基站和平面RISs，和其他统计特性的多镜面衰落在移动环境中。此外，一种新的启发式的相移选择在RISs开发，灵感来自信号处理方法，在传统的大规模MIMO是有效的。仿真结果表明，与传统的单小区大规模MIMO系统相比，所提出的上行链路RIS辅助框架大大提高了小区边缘移动用户的频谱效率。
2021-09-08 cs.IT eess.SP math.IT
Design and Implementation of MIMO Transmission Based on Dual-Polarized Reconfigurable Intelligent Surface
多输入多输出（MIMO）信令是当前移动通信系统的关键技术之一。然而，复杂而昂贵的射频（RF）链路一直限制着MIMO规模的增长。本文提出了一种基于双极化可重构智能表面（RIS）的MIMO传输架构，该架构可以直接实现多通道信号的调制和传输，而不需要传统的射频链。与以前的工作相比，所提出的架构可以提高集成的基于RIS的传输系统。搭建了一个基于双极化RIS的MIMO传输系统样机，实验结果验证了该结构的可行性。基于双极化RIS的MIMO传输架构为未来网络实现低成本超大规模MIMO提供了一种很有前途的解决方案。
2021-07-02 cs.IT eess.SP math.IT
Maximizing Spectral and Energy Efficiency in Multi-user MIMO OFDM Systems with RIS and Hardware Impairment
本文研究多用户MIMO OFDM广播信道中常规RIS、STAR-RIS与多扇区BD-RIS的性能，通过联合优化MIMO预编码和RIS配置，提出资源分配方案并证明其SE和EE增益。
2024-01-22 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity Analysis and Rate Maximization Design in RIS-Aided Uplink Multi-User MIMO
可重构智能表面（RIS）由于其同时实现高光谱效率和能量效率的潜力，近年来引起了人们的广泛关注。本文主要研究了在RI辅助的多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统中，如何设计有效的传输方法来最大化上行链路的总吞吐量。为了提供一个有见地的基础，信道容量的RI辅助MU-MIMO的理论分析。然后，传统的传输方案的基础上正交多址作为基线。从信息论的角度，我们提出了两个新的方案，即，\textit{joint transmission}基于二次优化问题的半定松弛，\textit{opportunistic transmission}依赖于最佳用户选择。通过仿真结果证明了所提出的方案在可实现的速率方面优于传统方案。
2023-03-16 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
RIS-aided Massive MIMO: Achieving Large Multiplexing Gains with non-Large Arrays
本文考虑了一种天线结构，其中一个（非大）阵列的辐射元件放置在短距离的可重构智能表面（RIS）的前面。我们提出了一个信道估计过程中使用不同的配置的RIS元素，并推导出一个封闭形式的表达式，可实现的下行链路频谱效率，通过使用流行的硬化下限。接下来，我们制定了一个优化问题，相对于RIS的相移，旨在最大限度地减少通道的互相关，同时保持通道的个人规范。数值分析结果表明，该结构能够克服传统的大规模MIMO系统的性能没有RIS。
2021-10-25 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation for RIS-assisted Millimeter-wave MIMO Systems
可重构智能表面（RIS）辅助的多输入多输出（MIMO）通信系统中的信道估计是具有挑战性的，因为导频不能在仅具有无源元件的RIS处解码或从仅具有无源元件的RIS发送。我们假设用户设备（UE）与RIS之间以及RIS与基站（BS）之间的视线信道的角度模型，其中UE与BS之间没有直接路径。在这封信中，假设我们可以计算RIS-BS信道（直到复杂的路径增益）从他们的已知位置，我们首先讨论的模糊性估计的UE-RIS信道。我们提出了一个多信道探测过程中，我们通过不同的RIS相移观察信道，并提出了一种算法，用于信道估计，以解决这种模糊性。通过模拟，我们表明，所提出的方法是可比的预言估计，它完全知道BS，UE和RIS的位置。
2021-03-19 cs.IT eess.SP 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
Active RIS-Aided Massive MIMO Uplink Systems with Low-Resolution ADCs
本文研究了具有低分辨率ADC的主动RIS辅助多用户上行大规模MIMO系统，推导了总可达速率的闭式近似表达式，并提出基于遗传算法优化RIS相移，结果表明主动RIS性能显著优于被动RIS。
2024-04-22 cs.IT eess.SP math.IT
Maximization of minimum rate in MIMO OFDM RIS-assisted Broadcast Channels
研究RIS在MIMO OFDM广播信道中的有效性，提出联合预编码与RIS优化方案，证明即使每子带RIS元素极少也能显著提升系统性能。
2023-10-12 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity Maximization for MIMO Channels Assisted by Beyond-Diagonal RIS
本文针对MIMO信道推导了首个闭式容量最大化的超越对角RIS反射矩阵，揭示了路径配对机制及高信噪比下的行为，并通过数值验证了其有效性。
2025-01-22 cs.IT eess.SP math.IT
A Zero-Forcing Approach for the RIS-Aided MIMO Broadcast Channel
针对多用户 RIS 辅助 MIMO 广播信道，提出基于迫零方法的和频谱效率最大化算法，利用 BS 与 RIS 间视距结构进行用户分配，仿真表明其性能更优且复杂度更低。
2023-11-20 cs.IT eess.SP math.IT
Tensor-based Channel Tracking for RIS-Empowered Multi-User MIMO Wireless Systems
信道状态信息（CSI）的准确估计对于多输入多输出（MIMO）通信系统的成功运行至关重要，特别是在多用户（MU）时变环境中以及采用新兴的可重构智能表面（RISs）技术时。它们主要的被动性质使得用户-RIS-基站链路中所涉及的信道的估计成为一个相当具有挑战性的问题。此外，大多数现实无线信道的时变性质显著提高了实时信道跟踪的成本，特别是在部署大规模RIS时。在本文中，我们开发了一个信道跟踪方案的上行链路的RIS使能的MU MIMO系统中存在的信道衰落。起始点是接收信号的张量表示，并且我们依赖于其并行因子（PARAFAC）分析来获得初始估计并跟踪信道时间变化。仿真结果表明，该方法具有较好的信道跟踪性能。
2022-02-19 cs.IT eess.SP math.IT
MIMO Capacity Maximization with Beyond-Diagonal RIS
本文研究BD-RIS辅助的MIMO链路容量最大化问题，通过在酉矩阵流形上交替优化发射协方差矩阵和对称酉散射矩阵，提出高效算法，显著提升了传统对角RIS架构的容量。
2024-06-04 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
On the Degrees of Freedom of RIS-Aided Holographic MIMO Systems
在本文中，我们研究基于不同层次的信道状态信息的系统优化的地面通信系统。我们从速率和自由度（DoF）两个方面分析了系统的性能。我们发现，部署的可重构智能表面（RIS）的结果增加自由度的数量，通过扩展近场区域。在莱斯衰落信道中，我们表明，RIS可以有效地优化，仅基于发送和接收表面的位置，同时提供良好的性能，如果莱斯衰落因子不是太小。
2023-01-27 cs.IT eess.SP math.IT
MIMO Detection for Reconfigurable Intelligent Surface-Assisted Millimeter Wave Systems
毫米波（mmWave）频带或诸如THz的高频具有大的未开发频带。然而，由于严重的衰减，毫米波频带上的无线信道通常仅具有一个或两个路径。信道特性限制了其在多输入多输出（MIMO）系统中的发展，MIMO系统可以通过提高频谱效率来提高吞吐量。可重构智能表面（RIS）的发展为毫米波通信提供了新的机遇。在这项研究中，我们提出了一个毫米波系统，它使用低精度模数转换器（ADC），与几个RIS阵列的帮助。此外，每个RIS阵列具有许多具有离散相移的反射器。通过采用线性空间处理，这些阵列形成具有增加的空间分集和功率增益的合成信道，其可以支持MIMO传输。根据合成信道的特点，设计了一种MIMO检测器. RIS阵列可以提供空间分集以支持MIMO传输，然而，RIS阵列的不同数量、天线配置和部署影响比特出错率（BER）性能。我们提出了状态演化（SE）方程来评估在不同情况下的建议MIMO检测器的BER。利用SE方程对室内系统的误码率性能进行了深入的研究。我们揭示了许多关于RIS效应的见解，并讨论了适当的系统设置。此外，我们的研究结果表明，低成本的硬件，如3位ADC的接收端和2位均匀离散相移的RIS阵列，只有适度退化的系统性能。
2020-04-13 cs.IT eess.SP math.IT
Experimental Evaluation of Multiple Active RISs for 5G MIMO Commercial Networks
本文针对5G MIMO商用网络，提出低复杂度基于码本的多有源RIS波束成形算法，现场测试显示其较单RIS可提升最高14%的信道秩与吞吐量，验证了多有源RIS系统的实际价值。
2025-05-21 cs.IT eess.SP math.IT
Spatial Multiplexing in Near Field MIMO Channels with Reconfigurable Intelligent Surfaces
我们考虑一个多输入多输出（MIMO）信道中存在的可重构智能表面（RIS）。具体来说，我们的重点是分析在视线和低散射MIMO信道在近场的空间复用增益。我们证明了信道容量是通过对角化端到端的发射机-RIS-接收机信道，并应用注水功率分配到发射机-RIS和RIS-接收机信道的奇异值的有序乘积来实现的。获得的容量实现的解决方案需要一个反射系数的非对角矩阵的RIS。在近乎被动的RIS假设下，即，在RIS处不需要功率放大，仅在发射机处需要注水功率分配。我们将RIS的这种设计称为线性的、近被动的、可重构的电磁对象（EMO）。此外，我们介绍了一个封闭的形式和低复杂度的设计RIS，其反射系数矩阵是对角与单位模条目。反射系数由两个聚焦函数的乘积给出：一个将RI辅助信号转向MIMO发射机的中点，另一个将RI辅助信号转向MIMO接收机的中点。我们证明了这个解决方案是精确的，在视线通道下的傍轴设置。在视线（自由空间）信道的大量数值模拟的帮助下，我们表明，所提出的方法提供的性能（速率和自由度）接近通过数值求解非凸优化问题，在一个高的计算复杂性。此外，我们表明，它提供的性能接近所实现的EMO（非对角RIS）在大多数考虑的案例研究。
2023-01-08 cs.IT eess.SP math.IT
Dual Gradient Descent EMF-Aware MU-MIMO Beamforming in RIS-Aided 6G Networks
可重构智能表面（RIS）是即将到来的第六代（6 G）通信的关键技术之一，它可以通过添加人工传播路径来提高接收端的信号强度。在下行链路（DL）多用户多输入多输出（MU-MIMO）通信的背景下，设计适当的波束成形（BF）方案以充分利用这种重新配置的传播环境并提高网络容量是一个主要挑战。由于MIMO系统提供的空间维度，独立的数据流可以在相同的无线电资源上同时发送到多个用户。重要的是要注意，在一段时间内为相同的用户子集提供服务可能会导致平均电磁场暴露（EMFE）超过监管限制的不期望区域。为了应对这一挑战，在本文中，我们提出了一种基于双梯度下降（Dual-GD）的电磁场（EMF）感知MU-MIMO BF方案，旨在优化RIS辅助6 G蜂窝网络中EMFE约束下的整体容量。
2022-10-03 cs.IT eess.SP math.IT
High SNR Analysis of RIS-Aided MIMO Broadcast Channels
本文在高信噪比下分析RIS对MIMO广播信道Gram特征值的影响，推导了基站与RIS间视距配置带来的基本限制，并证明在特定信道条件下DPC与线性预编码的性能差距消失。
2023-04-14 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Active and Passive Beamforming for RIS-aided MIMO Communications with Low-Resolution Phase Shifts
本文针对实际低分辨率相移限制下的RIS辅助多流MIMO通信，提出一种避免显式离散约束的联合发射预编码与RIS相移优化问题表述，并设计基于简单投影的迭代算法，仿真验证其在低分辨率相移下具有显著性能优势。
2023-04-19 cs.IT eess.SP math.IT
Rate Region of MIMO RIS-assisted Broadcast Channels with Rate Splitting and Improper Signaling
在本文中，我们研究了1层速率分裂（RS）的可实现的速率区域中存在的硬件损伤（HWI）和不正确的高斯信令（IGS）的单细胞可重构智能表面（RIS）辅助广播信道（BC）。我们假设收发器可能遭受带内和正交信号的不平衡，这被称为I/Q不平衡（IQI）。当存在像质计时，接收到的信号和噪声可能是不适当的。因此，我们采用IGS来补偿IQI以及管理干扰。我们的研究结果表明，RS和RIS可以显着扩大速率区域，其中RS的作用是管理干扰，而RIS主要是提高覆盖。
2023-01-02 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
On the Ergodic Capacity of Reconfigurable Intelligent Surface (RIS)-Aided MIMO Channels
可重构智能表面（RISs）已成为一种很有前途的技术，以提高系统的频谱效率。本文研究了在发射机-接收机、发射机-接收机和发射机-接收机信道中含有确定性视距路径的假设下，基于RIS的多输入多输出信道的各态历经信道容量（ECC）。新的表达式推导出的ECC的上限和下限的特征。为了揭示更多的系统见解，渐近分析的系统ECC在大的信噪比（SNR）和反射元件（RE）的数量的限制。理论分析表明，RIS的部署可以通过影响其高信噪比功率偏移来塑造ECC曲线，并且可以通过增加RE的数量来改善ECC。
2022-08-18 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-Aided Angular-Based Hybrid Beamforming Design in mmWave Massive MIMO Systems
针对毫米波大规模多输入多输出（MIMO）系统，提出了一种可重构智能表面（RIS）辅助和基于角度的混合波束形成（AB-HBF）技术。所提出的RIS-AB-HBF架构由三个阶段组成：（i）RF波束形成器，（ii）基带（BB）预编码器/组合器，以及（iii）RIS相移设计。首先，为了减少RF链的数量和信道估计开销，RF波束形成器基于基于3D几何的毫米波信道模型使用信道的慢时变角度参数来设计。第二，BB预编码器/组合器的设计，利用从BB阶段看到的减小大小的有效信道。然后，通过自然启发的粒子群优化（PSO）算法调整RIS的相移，以最大化系统的可实现速率。说明性的仿真结果表明，在AB-HBF系统中使用的RIS有可能提供更有前途的优势，在系统设计的可靠性和灵活性。
2022-08-13 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation for RIS-aided mmWave Massive MIMO System Using Few-bit ADCs
毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（massive multiple-input multiple-output，massive MIMO）是第五代及以后无线通信系统中最有前途的技术之一。然而，大量的天线导致高功耗和硬件成本，并且高频通信给基站（BS）处的模数转换器（ADC）带来沉重的负担。此外，在大型天线阵列系统中为每个天线配备高精度ADC成本太高。采用低分辨率ADC来解决这个问题是有希望的。在本文中，我们研究了毫米波大规模MIMO系统的级联信道估计的可重构智能表面（RIS）与BS配备了几位ADC的辅助。由于级联信道的低秩特性，级联信道的估计可以用低秩矩阵完备化问题来表示。本文提出了一种贝叶斯最优信道估计框架，用于估计用户-基站-基站级联信道，以解决量化带来的信息丢失问题。为了实现估计器和实现矩阵完成，我们使用高效的双线性广义近似消息传递（BiG-AMP）算法。大量的仿真结果表明，我们提出的方法可以准确地估计级联信道的RIS辅助毫米波大规模MIMO系统与低分辨率ADC。
2023-01-26 cs.IT eess.SP math.IT
Optimization of the Downlink Spectral- and Energy-Efficiency of RIS-aided Multi-user URLLC MIMO Systems
本文研究RIS辅助的多用户URLLC MIMO系统，提出优化有限块长度速率以提升频谱和能量效率，并证明RIS在短包和低误码率下增益更大。
2024-10-11 cs.IT eess.SP math.IT
Triple-Structured Compressive Sensing-based Channel Estimation for RIS-aided MU-MIMO Systems
可重构智能表面（RIS）被认为是5G之后的潜在技术，并引起了巨大的研究关注。然而，由于级联信道中的参数数量过多，在RI辅助系统中的信道估计仍然是一个关键的挑战。现有的基于压缩感知（CS）的RIS估计方案仅采用不完全稀疏性，这会导致冗余导频消耗。在本文中，我们利用级联通道的特定三重结构稀疏性，即，公共列稀疏度、偏移补偿后的结构化行稀疏度和所有用户之间的公共偏移。在此基础上提出了一种新的多用户联合估计算法。仿真结果表明，我们的方法可以显着减少导频开销在两个CDMA和UPA场景。
2021-08-31 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation and Projection for RIS-assisted MIMO Using Zadoff-Chu Sequences
可重构智能表面（RIS）技术是毫米波（mmWave）无线通信的一个有前途的使能者，因为它可以潜在地提供与传统的大规模多输入多输出（MIMO）相当的频谱效率，但具有显著更低的硬件复杂度。在本文中，我们专注于上行链路RI辅助的大规模MIMO信道的估计和投影，它可以是时变的。我们建议让用户设备（UE）发送Zadoff-Chu（ZC）序列，让基站（BS）进行上行链路信道的最大似然（ML）估计。该方案计算效率高：利用ZC序列对频偏和时偏估计进行解耦;该方法利用空间交替广义期望最大化（SAGE）方法将多径信道的高维问题简化为每条路径多个低维问题，通过对多普勒频偏的估计，可以对时变信道状态进行预测，这可以显著降低用于信道估计的导频的开销。数值仿真验证了该方案的有效性。
2022-02-21 cs.IT eess.SP math.IT
STAR-RIS Aided Secure MIMO Communication Systems
本文研究STAR-RIS辅助MIMO系统物理层安全，通过联合优化有源与无源波束成形最大化保密速率，提出基于MMSE的交替优化算法并推导相移闭式解，性能显著优于基准方案。
2024-04-01 cs.IT eess.SP math.IT
Swarm Intelligence Optimization of Multi-RIS Aided MmWave Beamspace MIMO
针对基站与用户直连链路全阻断的多RIS辅助毫米波波束域MIMO系统，提出基于PSO的低复杂度算法联合优化波束选择、功率分配与RIS配置，在复杂度和速率间实现良好权衡，且增加RIS单元比激活更多基站波束更能提升速率。
2025-05-20 cs.IT eess.SP math.IT
Statistical CSI-Based Transmission Design for Reconfigurable Intelligent Surface-aided Massive MIMO Systems with Hardware Impairments
本文研究了一种可重构智能表面（RIS）辅助的大规模多用户多输入多输出（MIMO）通信系统，该系统具有收发器硬件损伤（HWI）和RIS相位噪声。与现有的研究成果不同，RIS的相移设计是基于长期的角度信息。首先推导了上行链路可达速率的近似解析表达式。然后，我们使用遗传算法（GA），以最大化和率和最小数据率。最后，我们表明，它是至关重要的，以考虑HWI时，设计的RIS相移。
2021-10-13 cs.IT eess.SP math.IT
WMMSE-Based Rate Maximization for RIS-Assisted MU-MIMO Systems
本文针对RIS辅助的MU-MIMO系统，基于WMMSE准则提出速率最大化方法，通过张量模型和闭式梯度优化RIS相移，仿真验证其性能优于其他基准。
2024-03-19 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation in RIS-assisted Downlink Massive MIMO: A Learning-Based Approach
对于时分双工协议下的下行大规模多输入多输出（MIMO），只要信道硬化成立，用户就可以仅利用信道统计信息有效地解码信号。然而，在可重构智能表面（RIS）辅助的大规模MIMO系统中，由于有效信道增益的额外随机波动，传播信道可能不太硬化。为了解决这个问题，我们提出了一种基于学习的方法，训练一个神经网络来学习接收到的下行链路信号和有效信道增益之间的映射。所提出的方法不需要任何下行链路导频和干扰用户的统计信息。数值结果表明，在信道估计的均方误差方面，我们提出的基于学习的方法优于现有技术的方法，特别是当视线（LoS）路径由具有低水平信道硬化的非LoS路径主导时，例如，在RIS元件和/或基站天线的数量较少的情况下。
2022-05-15 cs.IT eess.SP math.IT
MIMO Transmission through Reconfigurable Intelligent Surface: System Design, Analysis, and Implementation
可重构智能表面（Reconfigurable intelligent surface，RIS）是一种通过改变可编程元表面单元反射系数来实现低成本、高能效的无线信息调制的新技术。然而，RIS的电磁响应通常仅是相位可调的，这大大限制了基于RIS的发射机的可实现速率。在本文中，我们提出了一种RIS架构，以实现幅度和相位变化的调制，这有利于设计的多输入多输出（MIMO）正交幅度调制（QAM）传输。讨论和分析了RIS的硬件约束及其对系统设计的影响。此外，所提出的方法进行评估，使用我们的原型，实现了基于RIS的MIMO-QAM传输在空中实时。
2020-07-05 cs.IT eess.SP math.IT
Statistical CSI-based Design for Reconfigurable Intelligent Surface-aided Massive MIMO Systems with Direct Links
研究了可重构智能表面（RIS）辅助的大规模多输入多输出（MIMO）直联系统的性能，并基于统计信道状态信息（CSI）设计了RIS的相移。我们首先推导出上行链路各态历经数据率的封闭形式表达式。然后，基于推导的表达式，我们使用遗传算法（GA）来解决和数据率最大化问题。通过低复杂度的最大比合并（MRC）和低开销的基于统计CSI的方案，验证了RIS仍然可以给传统的大规模MIMO系统带来显著的性能提升。
2021-02-15 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
Rate Splitting in MIMO RIS-assisted Systems with Hardware Impairments and Improper Signaling
在本文中，我们提出了一个优化框架速率分裂（RS）技术在多输入多输出（MIMO）可重构智能表面（RIS）辅助系统，可能与I/Q不平衡（IQI）。该框架可以应用于任何优化问题，其中目标和/或约束是速率和/或发射协方差矩阵的线性函数。这些问题包括最小加权和加权和速率最大化、目标速率的总功率最小化、最小加权能量效率（EE）和全局EE最大化。该框架可以应用于具有硬件损伤的任何干扰受限系统。为了说明的目的，我们考虑多小区MIMO RIS辅助广播信道（BC），其中基站（BS）和/或用户可能遭受IQI。由于IQI会产生不适当的噪声，我们认为不适当的高斯信号（IGS）作为一种干扰管理技术，可以额外补偿IQI。我们表明，RS与IGS相结合时，可以大大提高过载网络的频谱和能量效率（即，当每个小区的用户数量大于发射/接收天线的数量时）。
2022-11-15 cs.IT eess.SP math.IT
Efficient Channel Estimation for RIS-Aided MIMO Communications with Unitary Approximate Message Passing
可重构智能表面（RIS）是非常有前途的无线网络，以实现高能源效率，扩大覆盖范围，提高容量，大规模的连接，等释放的全部潜力的RIS辅助通信，获取准确的信道状态信息是至关重要的，但这是非常具有挑战性的。对于RIS辅助的多输入和多输出（MIMO）通信，现有的信道估计方法具有随着RIS单元$N$的数量快速增长的计算复杂性（例如，以$N^2$或$N^3$的顺序）和/或对所涉及的基质具有特殊要求（例如，为了算法收敛以获得满意的性能，矩阵需要是稀疏的），这阻碍了它们的应用。在这项工作中，而不是使用传统的信号模型在文献中，我们推导出一个新的信号模型，通过适当的矢量化和减少操作。然后，利用酉近似消息传递（UAMP），我们开发了一种更有效的信道估计器，该估计器的复杂度与$N$呈线性关系，并且由于UAMP的鲁棒性，对相关矩阵没有特殊要求。这为该算法在具有较大$N$的一般RIS辅助MIMO系统中的应用提供了便利。此外，大量的数值结果表明，所提出的估计提供了更好的性能和/或需要显着更少的训练符号，从而导致显着减少训练开销和延迟。
2021-12-31 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
GMD-Based Hybrid Beamforming for Large Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Millimeter-Wave Massive MIMO
可重构智能表面（RIS）被认为是一种节能的方法来重塑无线环境，以提高吞吐量。它的无源特性大大降低了能源消耗，这使得RIS成为实现未来智慧城市的一项有前途的技术。现有的RIS波束成形设计主要集中在优化单载波系统的频谱效率。为了避免MIMO系统中不同空间域子信道上复杂的比特分配问题，本文提出了一种基于几何均值分解的波束形成算法，该算法适用于RIS辅助的毫米波（mmWave）混合MIMO系统，使得空间域中多个并行数据流可以被认为具有相同的信道增益。具体地说，通过利用毫米波大规模MIMO信道在不同子载波上的共同角域稀疏性，利用同步正交匹配追踪算法从过采样2D-DFT码本中获得最佳多波束。此外，通过仅利用与视线（LoS）信道相关联的到达角和离开角，我们进一步通过最大化LoS信道的阵列增益来设计RIS的移相器。仿真结果表明，该方案可以获得更好的BER性能比传统的方法。我们的工作是一个初步的尝试，讨论了宽带混合波束赋形的RIS辅助毫米波混合MIMO系统。
2020-01-17 cs.IT eess.SP math.IT
On the Mutual Information of Multi-RIS Assisted MIMO: From Operator-Valued Free Probability Aspect
可重构智能表面（RIS）可以有效地提高端到端通信的覆盖率和数据率。与研究充分的覆盖扩展用例相比，本文引入了多个RIS面板，旨在在散射不足的情况下提高多输入多输出（MIMO）信道的数据率。具体地说，通过运营商值的自由概率理论，在存在直接和反射链路的情况下，在具有Weichselberger相关结构的Rician衰落下，获得了大维RI辅助MIMO信道的渐近互信息。虽然莱斯MIMO信道的互信息与天线的数量和以分贝为单位的信噪比（SNR）成线性比例，但数值结果表明，为了获得理论上保证的线性改善，它需要与莱斯因子成比例的足够大的SNR。本文表明，提出的多RIS部署是特别有效的，以提高互信息的MIMO信道下的大莱斯因子条件。当反射链路在RIS面板上具有相似的到达和离开角度时，少量RIS面板足以利用多RIS辅助MIMO信道的空间自由度。
2023-01-28 cs.IT math.IT
RIS-Assisted Code-Domain MIMO-NOMA
我们认为上行链路码域非正交多址接入（NOMA）与大规模多输入多输出（MIMO）和可重构智能表面（RISs）的组合。我们假设一个设置，其中的基站（BS）能够形成波束的视线条件下的RIS，每个RIS覆盖一个集群的用户。为了支持集群内的多用户传输，利用经由扩频的码域NOMA。我们调查的RIS相移的优化，使大量的用户支持。事实证明，这是一个耦合优化问题，它取决于干扰消除下的检测阶数和BS处应用的滤波。我们建议解耦这些变量使用和率优化相移作为初始解，使我们能够获得这些变量的解耦估计。然后，为了确定最终的相移，该问题被放松到一个半定规划，可以有效地解决通过凸优化算法。仿真结果表明，我们的方法在提高用户的可检测性的有效性。
2021-05-26 cs.IT eess.SP math.IT
Leveraging Location Information for RIS-aided mmWave MIMO Communications
由外部定位系统提供的位置信息，例如，卫星导航可以在可重构智能表面（RIS）辅助毫米波（mmWave）多输入多输出网络的波束对准和信道参数估计过程中用作先验信息。受益于这样的先验信息的可用性，尽管不完美，但是波束对准和信道参数估计过程可以在所有终端处探索较少候选波束的情况下显著加速。我们提出了一种实用的信道参数估计方法，通过原子范数最小化，它优于标准的波束对准方面的均方误差和有效频谱效率相同的训练开销。
2021-03-29 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Communication for Spatially Correlated RIS-Aided Multiuser Massive MIMO Systems: Analysis and Optimization
本文研究了利用人工噪声的可重构智能表面（RIS）辅助多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统中的安全通信。首先推导出空间相关MIMO信道下遍历保密率的封闭表达式。通过使用这个派生的结果，我们进一步优化AN的功率分数在封闭的形式和RIS相移通过开发一个基于梯度的算法，它只需要统计信道状态信息（CSI）。我们的分析表明，在RIS的空间相关性提供了一个额外的维度优化RIS相移。数值模拟验证了分析结果，显示了深刻的系统参数之间的相互作用和保密性能的退化，由于在RIS的高空间相关性。
2023-01-10 cs.IT math.IT
Coverage Probability of STAR-RIS assisted Massive MIMO systems with Correlation and Phase Errors
在本文中，我们研究了同时发射和反射可重构智能表面（STAR-RIS）辅助大规模多输入多输出（mMIMO）系统。特别是，我们推导出一个封闭形式的表达STAR-RIS辅助mMIMO系统的覆盖概率，同时占相关衰落和相移误差。值得注意的是，通过优化覆盖概率，相位配置在每几个相干间隔处发生，因为覆盖概率在大规模统计方面取决于统计信道状态信息（CSI）。其结果是，我们实现了降低的复杂性和开销的被动波束成形的优化，这是增加的情况下，STAR-RIS网络与瞬时CSI。数值结果证实了我们的分析，揭示了有趣的属性，如RIS元素的数量和相位误差的效果的影响，随着肯定的优势，STAR-RIS对反射的RIS。
2022-05-31 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
Channel Estimation for RIS-Aided mmWave MIMO Systems via Atomic Norm Minimization
可重构智能表面（RIS）通过改变入射电磁波的方向来改变无线电传播环境，从而打破了一般的Snell反射定律。然而，RIS的最佳控制需要经由RIS将基站（BS）和移动站（MS）彼此链接的各个信道的完美的信道状态信息（CSI）。因此，需要在BS或MS处利用到RIS控制器的CSI反馈来有效地进行超分辨率信道（参数）估计。在本文中，我们采用了两阶段的信道估计方案的RI辅助毫米波（毫米波）MIMO系统没有直接的BS-MS信道，使用原子范数最小化顺序估计信道参数，即，角度参数、角度差和传播路径增益的乘积。我们评估参数估计的均方误差，RIS增益，平均有效频谱效率界，以及所设计的波束形成和组合向量与最佳向量之间的平均平方距离。结果表明，与现有的基准方案相比，该方案实现了超分辨率估计，从而为后续的数据传输阶段提供了良好的性能。
2021-01-14 cs.IT eess.SP math.IT
