On the Channel Correlation in Reconfigurable Intelligent Surface-Aided System
本研究针对RIS辅助通信系统中多接收机共享链路导致级联信道相关衰落影响性能的问题，推导了级联信道相关性的闭式近似与无穷元件下的收敛结果，仿真验证了分析准确性，为该类信道相关特性研究提供参考。
2023-05-03 cs.IT eess.SP math.IT
Optimization Techniques in Reconfigurable Intelligent Surface Aided Networks
为了提高系统的性能，研究了可重构智能表面（RIS）辅助网络。然而，引入的单位模相移和耦合特性，在RIS辅助网络的优化带来了巨大的挑战。已经做出了许多努力来联合优化相移矢量和其他参数。本文综述了近年来在RIS辅助网络优化方面的最新研究成果。根据优化类型、相移形式和解耦方法对现有文献进行了分类。在交替优化框架下，详细介绍了如何灵活地利用上述技术.众所周知，大多数作品不能保证一个稳定点。为了克服这个问题，我们提出了一个统一的框架的优化问题的RIS辅助网络连续相移找到一个稳定点。最后，主要挑战概述领域的研究人员和设计人员探索更有效的优化框架提供指导方针，然后开放的问题进行了讨论。
2021-08-18 cs.IT eess.SP math.IT
Rate Maximizations for Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Wireless Networks: A Unified Framework via Block Minorization-Maximization
可重构智能表面（RIS）由于其在5G及以后无线网络中的应用前景，近年来引起了人们的研究兴趣。在RIS的帮助下，无线传播环境不再是静态的，可以定制以支持不同的服务需求。在本文中，我们将探讨速率最大化的问题，在RI辅助无线网络中，考虑波束成形和反射设计联合。三个代表性的设计问题，从不同的系统设置的基础上提出了统一的算法框架，通过块最小化最大化（BMM）方法。在处理其他一些相关问题的建议框架的扩展和推广。所提出的算法的优点是通过数值模拟与国家的最先进的方法进行比较。
2021-12-26 cs.IT eess.SP math.IT
Radar Target Detection aided by Reconfigurable Intelligent Surfaces
在这项工作中，我们考虑的目标检测问题，在传感架构中，雷达是由一个可重构智能表面（RIS）的帮助下，可以建模为一个阵列的子波长小反射元件能够施加一个可调的相移的冲击波，并最终提供一个额外的目标回波的雷达。理论分析进行了密切和广泛的间隔（相对于目标）雷达和RIS和不同的波束配置，并提供了一些例子来表明，大的增益可以实现所考虑的检测架构。
2021-06-09 cs.IT eess.SP math.IT
On the Ergodic Secrecy Capacity of Reconfigurable Intelligent Surface Aided Wireless Systems Under Mixture Gamma Fading
本文提出了一种量化评估的物理层安全能力的可重构智能表面（RIS）辅助无线系统下窃听。具体来说，我们推导出一个封闭形式的表达式遍历保密容量（ESC），是适应不同类型的衰落和RIS大小。假设发射机（TX）和RIS，RIS和合法接收机以及TX和窃听者之间的信道遵循独立的混合伽马（MG）分布。请注意，MG能够建模各种各样的众所周知的分布，包括高斯分布，瑞利分布，Nakagami-m分布，莱斯分布等。结果表明，随着RIS规模的增加，虽然合法链路的分集阶数增加，ESC增益下降。
2023-01-19 cs.IT eess.SP math.IT
Aerial Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Wireless Communication Systems
在本文中，我们提出并研究了一个空中可重构智能表面（aerial-RIS）辅助无线通信系统。具体而言，考虑到实际的复合衰落信道，我们的特点是空到地（A2 G）的Namkagami-m小尺度衰落和逆伽马大尺度阴影的链接。为了研究所提出的系统的延迟限制性能，我们推导出一个紧密的近似封闭形式的表达式的端到端中断概率（OP）。接下来，考虑到移动环境中，性能分析是棘手的，我们依靠机器学习为基础的性能预测来评估的移动空中RIS辅助系统的性能。具体来说，考虑到空中RIS的三维（3D）空间运动，我们建立了一个深度神经网络（DNN）来准确预测OP。（i）衰落和遮蔽条件对OP具有强烈影响，（ii）随着反射元件的数量增加，空中RIS实现更高的能量效率（EE），以及（iii）空中RIS辅助系统优于传统中继系统。
2021-06-09 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
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
Multi-User Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Communications Under Discrete Phase Shifts
本文主要研究智能反射面辅助系统中的正交和非正交多址接入技术。与大多数先前的作品假设连续相移，我们采用的实际设置，只有有限数量的离散相移。为了最大化和速率，需要联合优化主动波束形成和离散反射。因此，我们提出了一种替代的优化方法，以获得最佳的连续相移迭代，然后将每个相移到其最近的离散值。理论分析和数值计算了不同相位控制比特数下不同方案的和速率最大化。
2023-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Near-field Communications for 6G: Opportunities and Challenges
本文研究RIS辅助6G近场通信，分析两类RIS的信道模型、功率缩放律与有效自由度，并提出两阶段分层波束训练及低复杂度逐元素波束赋形方案。
2024-03-04 cs.IT eess.SP math.IT
Physical Layer Security Enhancement With Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Networks
可重构智能表面（RIS）辅助无线通信最近引起了极大的关注。我们研究了存在多天线窃听者的随机定位用户的下行链路RIS辅助传输框架的物理层安全性。为了展示RIS辅助网络的优势，我们考虑两种实际情况：使用RIS和不使用RIS的通信。在这两种情况下，我们应用随机几何理论推导出精确的概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF）的接收信号与干扰加噪声比。此外，所获得的PDF和CDF被用来评估重要的安全性能的无线通信，包括保密中断概率，非零保密容量的概率，和平均保密率。随后进行蒙特卡罗模拟，以验证我们的分析结果的准确性。与传统的MIMO系统相比，该系统在物理层安全性方面具有更好的性能。特别地，通过增加装备在RIS中的反射元件的数量，安全性能显著提高。然而，当NLoS的路径损耗较小时，采用配备有少量反射元件的RIS不能改善系统性能。
2021-04-08 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface-Empowered MIMO Systems
本文展望了可重构智能表面（RIS）在未来MIMO系统中的应用优势，并指出了后续研究方向。
2023-04-12 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
Multi-Antenna Relaying and Reconfigurable Intelligent Surfaces: End-to-End SNR and Achievable Rate
在这份报告中，我们总结了端到端的信噪比和速率的半双工，全双工，放大和转发，解码和转发中继辅助通信，以及信噪比和速率的新兴技术称为可重构智能表面。
2019-08-31 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
Reconfigurable Intelligent Surface: Design the Channel -- a New Opportunity for Future Wireless Networks
在本文中，我们调查国家的最先进的研究成果，在新兴领域的可重构智能表面（RIS），鉴于其潜在的显着性能增强下一代无线通信网络通过适应传播环境。重点放在几个方面的门未来的网络部署的商业可行性。全面总结了实际的硬件设计考虑和人工智能技术的广泛影响，深入展望了系统模型，用例和物理层优化技术的突出方面。
2020-10-14 cs.IT cs.NI eess.SP
Reconfigurable Intelligent Surface aided Massive MIMO Systems with Low-Resolution DACs
我们研究了一种可重构智能表面（RIS）辅助多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统，其中低分辨率数模转换器（DAC）配置在基站（BS），以降低成本和功耗。基于最大比传输（MRT）和加性量化噪声模型（AQNM）推导了下行链路可达速率的近似解析表达式，并采用粒子群优化（PSO）算法求解了RIS处连续相移（CPS）和离散相移（DPS）下的速率最大化问题。仿真结果表明，随着DAC量化位数的增加，下行链路总可达速率趋于一个常数，四个量化位数就足以捕获理想理想DAC情况下的大部分性能。
2021-08-23 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface-Aided NOMA with Limited Feedback
在频分双工（FDD）系统中，反馈信道的设计是一个主要的挑战，因为有限的可用反馈比特。我们认为非正交多址（NOMA）系统，将可重构智能表面（RISs）。在有限反馈RIS辅助的NOMA系统中，RIS辅助的信道和直接信道增益应该被量化并反馈到发射机。本文研究了量化误差对整个RIS辅助NOMA系统的速率损失。我们首先考虑随机矢量量化的整体RIS辅助通道和相同的均匀量化器的直接通道增益。然后，我们得到一个上限的速率损失，由于量化误差，作为反馈位的数量和RIS的大小的函数。数值结果表明，随着反馈比特数的增加，有限反馈系统的和速率性能接近全CSI系统的和速率性能。
2023-01-30 cs.IT 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
Reconfigurable Intelligent Surface (RIS) Aided Multi-User Networks: Interplay Between NOMA and RIS
本文重点研究了在采用正交多址（OMA）和非正交多址（NOMA）的多用户网络中可重构智能表面（RIS）的开发，重点研究了NOMA和RIS之间的相互作用。根据RIS反射系数在一次传输期间是否可以仅调整一次或多次，我们区分静态和动态RIS配置。特别地，RIS辅助单天线NOMA网络的容量区域的特征在于，并从信息理论的角度与OMA速率区域进行比较，揭示了动态RIS配置是实现容量的。然后，研究了RIS部署位置对不同多址接入方案性能的影响，发现非对称和对称部署策略分别适用于NOMA和OMA。此外，对于RIS辅助的多天线NOMA网络，基于波束形成器和基于簇的策略，提出了三种新的联合有源和无源波束形成器设计。最后，突出了RIS-NOMA网络的开放研究问题。
2021-10-05 cs.IT eess.SP math.IT
Hierarchical Passive Beamforming for Reconfigurable Intelligent Surface Aided Communications
在可重构智能表面（RISs）辅助通信中，现有的无源波束形成（PB）设计涉及反射元件数量的多项式复杂性，因此由于反射元件数量庞大而难以实现。为了克服这一困难，我们提出了一个基于反射角的级联信道模型，采用广义斯涅耳定律，其中涉及优化的变量空间的维数显着减少，从而简化了分层无源波束形成（HPB）设计。我们开发了一个有效的两阶段HPB算法，它利用信道的角域属性，以最大限度地提高目标用户的可达速率。仿真结果表明，所提出的HPB设计的吸引人的性能和低复杂度。
2021-04-17 cs.IT math.IT
Secure Wireless Transmission for Reconfigurable Intelligent Surface Aided Full Duplex Systems
这封信认为，在可重构智能表面（RIS）辅助全双工（FD）系统的安全通信。FD基站（BS）在存在窃听者的情况下在RIS的辅助下在相同的时间-频率维度上同时服务上行链路（UL）用户和下行链路（DL）用户。此外，人工噪声（AN）也被用来干扰窃听者的信道。我们的目标是通过联合优化发射波束成形，接收波束成形和AN协方差矩阵在BS，和被动波束成形在RIS的UL和DL用户的总和保密率最大化。为了处理非凸问题，我们将其分解成易于处理的子问题，并提出了一个有效的算法交替优化框架的基础上。具体地说，接收波束形成推导为一个封闭的形式的解决方案，而其他变量，通过使用半定松弛（SDR）方法和逐次凸逼近（SCA）算法获得。仿真结果表明，我们所提出的方案相比，其他基线计划的优越性能。
2022-09-25 cs.IT eess.SP math.IT
Camera Aided Reconfigurable Intelligent Surfaces: Computer Vision Based Fast Beam Selection
可重构智能表面（RISs）由于其能够改善毫米波（mmWave）通信系统的覆盖范围、可靠性和能量效率而引起了越来越多的关注。然而，设计RIS波束成形通常需要大的信道估计或波束训练开销，这降低了这些系统的效率。在本文中，我们建议配备的RIS表面的视觉传感器（摄像头），获得有关周围环境和用户/基站位置的传感信息，指导RIS波束选择，并减少波束训练开销。我们开发了一个机器学习（ML）框架，利用这种视觉传感信息来有效地选择最佳的RIS反射波束，反射基站和移动用户之间的信号。为了评估开发的方法，我们建立了一个高保真的合成数据集，其中包括共存的无线和视觉数据。基于该数据集，结果表明，提出的视觉辅助机器学习解决方案可以准确预测RIS波束并实现接近最佳的可达速率，同时显着降低波束训练开销。
2022-11-14 cs.IT eess.SP math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for 6G -- Part III: Interplay with Reconfigurable Intelligent Surfaces
这封信是由三部分组成的教程的第三部分，该教程重点介绍6 G的速率拆分多址接入（RSMA）。作为教程的第三部分，这封信提供了集成RSMA和可重构智能表面（RIS）的概述。我们首先介绍两种潜在的PHY层技术，即RSMA和RIS，包括将RSMA与RIS集成的必要性以及它们如何相互帮助。接下来，我们提供了一个通用的模型的RIS辅助RSMA系统，并总结了一些关键的性能指标。然后，我们讨论了RSMA网络的主要优点，并说明了RSMA网络的速率区域的理想和不理想的信道条件。最后，我们总结了研究的挑战和开放的问题，RIS辅助RSMA系统。总之，RSMA是下一代多址接入（NGMA）和未来网络（例如6 G及更高）的有前途的技术。
2022-08-05 cs.IT eess.SP 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
Reconfigurable Intelligent Surface Enhanced NOMA Assisted Backscatter Communication System
研究了一种可重构智能表面（RIS）增强型非正交多址辅助后向散射通信（RIS-NOMABC）系统。建立了功率反射系数和相移的联合优化问题。针对这一非凸问题，结合交替优化、逐次凸逼近和流形优化算法，提出了一种低复杂度的求解算法。数值结果证实了所提出的RIS-NOMABC系统的性能优于无RIS的传统非正交多址辅助后向散射通信（NOMABC）系统，证明了所提出算法的可行性和有效性。
2020-12-18 cs.IT eess.SP math.IT
Fully Connected Reconfigurable Intelligent Surface Aided Rate-Splitting Multiple Access for Multi-User Multi-Antenna Transmission
速率分割多址接入（RSMA）是一种非常有前途的多址接入方案，也是6G的非正交传输框架和干扰管理策略。受多用户多天线传输中RSMA比传统MA方案获得的吸引人的频谱效率增益的启发，本文将RSMA引入到可重构智能表面（RIS）辅助的多输入单输出（MISO）广播信道（BC）中。为了进一步提高频谱效率，一个更广义的RIS架构称为全连接RIS被认为是。通过联合优化散射矩阵的全连接RIS和发射波束形成器，以最大化的和速率，我们表明，建议的全连接RIS辅助RSMA传输方案显着提高了频谱效率相比，传统的单连接RIS计划和计划没有RIS。它是线性预编码多用户多天线网络的新基准。
2022-03-10 cs.IT math.IT
Performance Analysis for Reconfigurable Intelligent Surface Assisted MIMO Systems
研究了可重构智能表面（RIS）辅助多输入多输出（MIMO）系统在给定平均错误概率和块长度下的最大可达速率。该结果由有限块长信道编码可扩展性界和基于Berry-Esseen定理、Mellin变换和互信息的逆界组成。数值计算表明，快速收敛到最大可实现的速率作为块长度的增加，也证明了信道方差是一个良好的测量回退的最大可实现的速率，由于有限的块长度。
2022-08-25 cs.IT eess.SP math.IT
Low Complexity Adaptation for Reconfigurable Intelligent Surface-Based MIMO Systems
基于可重构智能表面（RIS）的传输技术通过适当调整大量无源反射元件的参数，为提高无线通信性能提供了一种有前途的解决方案。这封信提出了一种基于余弦相似性定理的低复杂度算法，用于适应RIS的相移，以辅助多输入多输出（MIMO）传输系统。提出了一种半解析概率方法来推导系统的理论平均误比特概率（ABEP）。此外，理论分析的有效性是通过广泛的计算机模拟支持。
2020-08-04 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
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
Differential Polarization Shift Keying Through Reconfigurable Intelligent Surfaces
我们提出了一种新的可重构智能表面（RIS）编码的信息传输方案的视线环境。馈入数据的RIS通过执行新颖的差分偏振移位键控来调制关于在散射波的偏振态（SoP）中从外部源发射的撞击波的信息。特别地，信息被编码在两个连续散射时隙上的SoP的变化中。所提出的方案不受无线信道中的SoP波动的影响，这允许在接收器处进行非相干检测。
2022-06-13 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Aided Amplitude- and Phase-Modulated Downlink Transmission
新的可重构智能表面（RIS）的幅度和相位调制方案提出了一个演变的只有相位调制方案在文献中。解释性地，幅相相移键控（A-PSK）和正交幅相相移键控（QA-PSK）都被设想，其中RIS被假设为发射机的一部分以向多天线辅助下行链路接收机传递信息。在所提出的设计中，RIS被划分为多个块，并且通过控制每个块中RIS元件的ON-OFF状态和相移来传送信息比特。由于从每个RIS块到接收器的传播路径可以相干地组合，作为适当地配置RIS元件的相位的益处，所以可以通过控制RIS块的ON-OFF模式以及RIS元件的相移来设计接收信号星座。理论分析和仿真结果都表明，在考虑实际有限分辨率RIS相移的情况下，我们提出的基于RIS辅助的调制方案在离散输入连续输出无记忆信道（DCMC）容量和误符号概率方面都优于现有的基于RIS的PSK调制，特别是在高信噪比（SNR）区域。
2023-01-23 cs.IT eess.SP math.IT
Smart Radio Environments Empowered by Reconfigurable Intelligent Surfaces: How it Works, State of Research, and Road Ahead
什么是可重构智能表面？什么是智能无线电环境？什么是元表面？元表面如何工作以及如何对其建模？如何协调通信和电磁学的数学理论？可重构智能表面在无线网络中最适合的用途和应用是什么？对于无线应用来说，最有前途的智能无线电环境是什么？目前的研究状况如何？最重要和最具挑战性的研究问题是什么？这些是我们在这个简短的作品中调查的许多问题中的一些，它有三个目标，即介绍由可重构智能表面授权的智能无线电环境的新兴研究领域，提出协调和重新统一C。E.香农的数学理论与G。格林和J. C。麦克斯韦电磁学的数学理论，并报告实用的指导方针和食谱，采用适当的物理为基础的模型的元表面在无线通信。
2020-04-20 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Assisted NOMA Empowered Integrated Sensing and Communication
本文利用可重构智能表面（RIS）的潜力，以提高雷达感知的非正交多址接入（NOMA）授权的综合传感和通信（NOMA-ISAC）网络。目标是通过联合优化有源波束形成、功率分配系数和无源波束形成，最大化最小雷达波束方向图增益。为了解决非凸问题，我们提出了一个有效的联合优化算法调用交替优化，连续凸近似（SCA）和顺序秩一约束松弛（SRCR）算法。数值结果表明，所提出的RIS辅助NOMA-ISAC系统，与所提出的方案的援助，优于RIS辅助ISAC系统没有NOMA。
2022-09-28 cs.IT eess.SP math.IT
Probability of Error for Optimal Codes in a Reconfigurable Intelligent Surface Aided URLLC System
研究 RIS 辅助的 URLLC 系统在短码块体制下的最优码解码错误概率下界，利用球填充技术结合 Wald 序贯 t 检验引理和 Gauss-Chebyshev 求积推导出闭式表达式，数值结果验证了其与 PPV 界相比的紧致性。
2023-06-27 cs.IT eess.SP math.IT
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
LUNA: Luneburg-Lens-Aided Reconfigurable Array for 6G-and-Advanced Wireless Networks
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学）；Tsinghua University（清华大学）；University of Southampton（南安普顿大学）
本文提出LUNA天线架构，利用龙勃透镜统一MIMO与NCR功能，实现低复杂度波束切换，提升频谱、能量效率及定位性能，面向6G网络。
2026-10-08 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Aided Hybrid Beamforming: Optimal Placement and Beamforming Design
我们考虑可重构智能表面（RIS）辅助第六代（6 G）太赫兹（THz）通信的室内环境中，一个基站（BS）希望发送独立的消息，它的服务用户的帮助下，多个RIS。对于室内环境，诸如柱子、墙壁和其他物体之类的各种障碍物可能导致BS与用户之间没有视线信号路径，这可能显著降低性能。为了克服室内太赫兹通信的这种局限性，我们首先优化RIS的位置，以最大限度地扩大覆盖范围。在优化的RIS布局下，我们提出了BS处的3D混合波束形成和RIS处的相位调整，它们通过基于码本的3D波束扫描以低复杂度在BS和RIS处联合执行。数值模拟表明，该方案显着提高了平均和率相比，没有RIS和随机部署的RIS。它进一步表明，所提出的基于码本的3D波束扫描有效地对准BS-用户链路或BS-RIS-用户链路之间的模拟波束，因此，实现了接近于需要全局信道状态信息的相干波束对准的平均和速率。
2023-03-21 cs.IT eess.SP math.IT
Synergizing Airborne Non-Terrestrial Networks and Reconfigurable Intelligent Surfaces-Aided 6G IoT
本文探讨了将可重构智能表面（RIS）与非地面网络（NTN）平台集成以解决信号延迟、干扰等挑战，并通过实验验证了RIS辅助的NTN能显著提升6G物联网通信系统的整体性能。
2023-10-25 cs.IT cs.NI math.IT
Localization via Multiple Reconfigurable Intelligent Surfaces Equipped with Single Receive RF Chains
可重构智能表面（RISs）的智能信号传播的考虑所产生的额外的自由度可以用于高精度定位和跟踪。在本文中，利用最近的RIS硬件架构，将一个单一的接收射频（RF）测量收集链，我们提出了一个用户定位方法与多个RIS。所提出的方法包括一个初始步骤，在每个RIS方向估计，其次是最大似然位置估计，这是初始化与最小二乘线相交技术。我们的数值结果展示了所提出的本地化的准确性，验证了我们的理论估计分析。
2022-02-28 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces assisted Communications with Limited Phase Shifts: How Many Phase Shifts Are Enough?
可重构智能表面（RIS）由于能够通过控制表面反射信号的相移来创造良好的传播条件，从而提高通信质量而受到广泛关注。然而，实际RIS只有有限的相移，这将导致性能下降。在这封信中，我们通过给出可实现的数据率的近似值来评估上行链路RIS辅助通信系统的性能，并研究有限相移对数据率的影响。特别是，我们推导出所需的数量的相移下的数据率退化约束。数值结果验证了我们的分析。
2020-01-23 cs.IT eess.SP math.IT
System-level Simulation of Reconfigurable Intelligent Surface assisted Wireless Communications System
可重构智能表面（RIS）是一种利用元表面将信号从源节点反射到目的节点的新兴技术。通过智能地重新配置超表面的电磁（EM）特性和调整反射无线电波的EM参数，RIS可以将不可控的传播环境变成人工可重构的空间，从而可以显着增加通信容量并改善系统的覆盖范围。在本文中，我们研究了远场信道中的视线（LOS）传播占主导地位。我们提出了一个天线模型，可以表征现实RIS元素的辐射模式，并考虑通过RIS从两跳路径接收的信号功率。各种场景和参数下的网络性能的系统级仿真。
2022-06-29 cs.IT eess.SP math.IT
On The Optimal Number of Reflecting Elements for Reconfigurable Intelligent Surfaces
这项工作考虑了一个点到点的链接，可重新配置的智能表面协助发送器和接收器之间的通信。相对于智能表面的可单独调节的元件的数量，优化系统速率、能量效率和它们的权衡。资源分配考虑通信阶段和由于信道估计以及向智能表面报告优化的资源分配而引起的开销。数值结果证实了所提出的方法的最优性，并显示了可重构智能表面的潜在收益。
2020-07-15 cs.IT math.IT math.OC
Two-Timescale Channel Estimation for Reconfigurable Intelligent Surface Aided Wireless Communications
信道估计是可重构智能表面（RIS）辅助无线通信的一个挑战。由于基站（BS）、RIS和用户设备（UE）之间的级联信道的系数的数量是BS天线的数量、RIS元件的数量和UE的数量的乘积，因此导频开销可能非常高。在本文中，我们提出了一个两个时间尺度的信道估计框架，利用的属性，BS-RIS信道是高维的，但准静态的，而RIS-UE信道是移动的，但低维的。具体来说，为了估计准静态BS-RIS信道，我们提出了一种双链路导频传输方案，其中BS发送下行链路导频并接收RIS反射的上行链路导频。然后，我们提出了一种基于坐标下降的算法来恢复BS-RIS信道。由于估计准静态BS-RIS信道的频率低于估计移动信道的频率，因此从长期的角度来看，可以减少平均导频开销。虽然移动RIS-UE信道必须在小的时间尺度内频繁地估计，但是由于其低维度，相关联的导频开销很低。仿真结果表明，提出的双时标信道估计框架可以实现准确的信道估计与低导频开销。
2020-05-18 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable-Intelligent-Surface Empowered Wireless Communications: Challenges and Opportunities
可重构智能表面（Reconfigurable intelligent surfaces，RISs）是一种通过人工重构电磁波传播环境来提高无线网络频谱和能量效率的新兴硬件技术。由于在提高无线信道容量方面具有独特的优势，RISs近年来成为研究的热点。在这篇文章中，我们专注于三个基本的物理层的挑战，将RISs纳入无线网络，即信道状态信息采集，被动信息传输和低复杂性的鲁棒系统设计。我们总结了最先进的解决方案，并探讨潜在的研究方向。此外，我们还讨论了RISs的其他有前途的研究方向，包括边缘智能和物理层安全。
2020-08-17 cs.IT eess.SP math.IT
Single-RF Multi-User Communication Through Reconfigurable Intelligent Surfaces: An Information-Theoretic Analysis
可重构智能表面（RIS）通常用于多用户系统中，以减轻有源发射机之间的干扰。与此相反，本文研究了设置与传统的有源编码器以及被动编码器调制的RIS的反射模式。因此，RIS服务于提高活动编码器的速率和实现来自第二编码器的通信的双重目的。的容量区域的特点，和信息理论的见解，关于两个编码器的速率之间的权衡来自专注于高和低功率制度。
2021-01-19 cs.IT eess.SP math.IT
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
Rayleigh Fading Modeling and Channel Hardening for Reconfigurable Intelligent Surfaces
任何无线技术的实际性能评估都需要使用反映其主要特性的信道模型。独立同分布的瑞利衰落信道模型一直是（现在仍然是）散射环境中多天线技术理论研究的基础。这封信表明，这样的模型是不是物理上出现时，使用可重构的智能表面（RIS）与矩形几何形状，并提供了一种替代的物理上可行的瑞利衰落模型，可用作基线时，评估RIS辅助通信。该模型用于重新审视RIS的基本属性，例如，空间相关矩阵的秩和信道硬化。
2021-01-02 cs.IT eess.SP math.IT
SimRIS Channel Simulator for Reconfigurable Intelligent Surface-Empowered Communication Systems
可重构智能表面（RIS）辅助通信通过提供优化通信系统性能的新方式而成为第六代（6G）无线网络的潜在使能器之一。本文旨在填补一个重要的空白，在公开文献中提供一个准确的，源，广泛适用的RIS信道模型毫米波频率。我们的模型不仅适用于各种室内和室外环境，还包括存在RIS时无线传播的物理方面以及各种实际的5G信道建模问题。本文还介绍了开放源代码的SimRIS信道模拟器，用于RIS辅助通信系统的计算机仿真。
2020-08-30 cs.IT eess.SP math.IT
Coded Aperture Radar Imaging Using Reconfigurable Intelligent Surfaces
本文研究利用单个收发器与可重构智能表面（RIS）的编码孔径雷达成像，通过投影梯度下降设计RIS相移并结合压缩感知，从单天线观测中恢复点散射体和扩展目标雷达场景。
2023-08-11 cs.IT eess.SP math.IT
Wireless Communications Through Reconfigurable Intelligent Surfaces
移动通信的未来看起来令人兴奋，因为潜在的新用例和未来第六代（6 G）及更高无线网络的挑战性要求。自从无线通信的现代时代开始以来，传播介质已经被感知为发射机和接收机之间的随机行为实体，由于所发射的无线电波与周围物体的不可控的相互作用，这降低了接收信号的质量。另一方面，无线通信中最近出现的可重构智能表面使得网络运营商能够通过克服自然无线传播的负面影响来控制无线电波的散射、反射和折射特性。最近的研究结果表明，可重构智能表面可以有效地控制波前，例如，相位、幅度、频率甚至极化，而不需要复杂的解码、编码和射频处理操作。受这种新兴技术潜力的推动，本文旨在为读者提供关于最先进解决方案的详细概述和历史视角，并详细阐述与其他技术的根本差异，最重要的开放研究问题，以及为什么使用可重构智能表面需要重新考虑通信的原因-目前在无线网络中使用的理论模型。本文还使用数学技术探讨了可重构智能表面辅助通信系统的理论性能极限，并详细阐述了智能表面在6 G及更高无线网络中的潜在用例。
2019-07-19 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Aided NOMA Networks
本文提出一种通过设计RIS被动波束成形权重服务成对功率域NOMA用户的系统，推导了中断概率和遍历速率的闭式表达式，并证实RIS辅助NOMA网络性能优于正交方案。
2019-12-20 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Spectrum Sharing Coexisting with Multiple Primary Networks
考虑到频谱共享系统（SSS）与多个主网络共存的情况，我们采用了一种设计良好的可重构智能表面（RIS）来控制无线信道的无线电环境，缓解频谱资源的稀缺。具体地说，在所考虑的SSS中的次用户的频谱效率的提高被分解为两个子问题，这是一个二阶锥规划（SOCP）和凸二次型的分式规划（CQFP），分别交替优化的波束形成矢量在辅助接入点（S-AP）和反射系数在RIS。SOCP子问题是一个凹问题，可以使用标准的凸优化工具来最佳地解决。CQFP子问题可以通过基于梯度的线性化域（GLD）的低复杂度方法来解决，为快速部署提供了次优解决方案。考虑到RIS的离散相位控制，提出了一种惩罚最近点搜索法（NPSP），实现了RIS相移的离散化。仿真结果表明，GLD和NPSP都能达到很好的性能。
2022-11-04 cs.IT eess.SP math.IT
