RIS-Assisted Vehicular Network with Direct Transmission over Double-Generalized Gamma Fading Channels
可重构智能表面（RIS）可以为车辆通信提供稳定的连接时，直接传输变得明显较弱的动态信道条件之间的接入点和移动车辆。在本文中，我们分析了一个RIS辅助车载网络的性能，通过相干组合接收到的信号反射的RIS元素和直接传输从源终端在双广义伽马（dGG）衰落信道。我们提出的中断概率和平均比特出错率（BER）的性能所考虑的系统推导出精确的密度和分布函数的端到端的信号噪声比（SNR）导致的直接链路和产品的信道系数的有限和，每个分布根据dGG的解析表达式。我们还开发的中断概率和平均误码率的渐近分析，以获得分集阶数更好地了解在高信噪比下的系统性能。我们通过数值和仿真结果验证了推导的解析表达式，并展示了与RIS元素的系统性能的缩放，并考虑到各种实际相关的情况下，与传统的中继技术和直接传输的比较。
2022-04-21 cs.IT eess.SP math.IT
Synergetic UAV-RIS Communication with Highly Directional Transmission
无人机在未来无线通信系统中的有效集成取决于对其有限能量的有意识使用，这限制了其飞行时间。可重构智能表面（RISs）可以与UAV结合使用，目的是在不增加UAV侧的复杂性的情况下改善通信性能。在本文中，我们提出了一种协同无人机RIS通信系统，利用无人机与高定向天线瞄准RIS。所提出的方案可以应用于所有的空对地RIS辅助网络和数值结果表明，它是优于的情况下，无人机利用全向天线或高定向天线瞄准地面节点。
2021-11-14 cs.IT eess.SP math.IT
Multiple RIS-Assisted Mixed FSO-RF Transmission Over Generalized Fading Channels
针对混合FSO-RF多跳系统，研究采用多个单元件RIS及DF/FG中继，在dGG、阴影、湍流与指向误差模型下推导SNR统计、中断和BER性能，并通过仿真验证。
2023-07-16 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
Hybrid RIS and DMA Assisted Multiuser MIMO Uplink Transmission With Electromagnetic Exposure Constraints
在第五代及以后的无线通信时代，可重构智能表面（RIS）和动态超颖表面天线（DMA）是顺应高质量无线通信服务需求的新兴超颖材料，推动了便携式无线终端的多样化。然而，随着无线设备的迅速扩展，电磁辐射不断增加，不可避免地影响到公众健康，这就要求在传输设计中限制暴露水平。为了减少电磁辐射和保持通信服务的质量，我们研究了频谱效率（SE）最大化与EM约束的混合RIS和DMA辅助多用户多输入多输出系统的上行链路传输。具体而言，交替优化采用优化发射协方差，RIS相移，和DMA权重矩阵。我们首先计算出给定RIS和DMA参数的发射协方差矩阵的注水解。然后采用加权最小均方误差法、块坐标下降法和最小化-最大化法对RIS相移矩阵进行优化。此外，我们解决了无约束DMA权重矩阵优化问题的封闭形式，然后设计DMA权重矩阵，以接近DMA约束下的性能。数值结果证实了EM感知SE最大化传输方案在常规基线上的有效性。
2022-05-10 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
Channel Estimation and Multipath Diversity Reception for RIS-Empowered Broadband Wireless Systems Based on Cyclic-Prefixed Single-Carrier Transmission
针对可重构智能表面（RIS）支持的宽带无线通信系统，提出了一种基于相移键控（PSK）信令的循环前缀单载波（CPSC）传输方案。在所提出的CPSC-RIS中，RIS根据传输的PSK符号进行配置，使得RIS创建入射信号的不同循环延迟版本以实现多径分集。提出了一种实用有效的CPSC-RIS信道估计器，并给出了信道估计均方误差的封闭表达式。分析了CPSC-RIS在频率选择性Nakagami- $m$衰落信道下的出错率性能。通过假设最大似然检测，推导出BER的上界。此外，通过诉诸索引调制（IM）的概念，我们提出了一个扩展的CPSC-RIS，称为CPSC-RIS-IM，提高了频谱效率。除了PSK符号的常规星座信息之外，CPSC-RIS-IM使用由RIS引起的循环延迟的全排列来携带信息。针对CPSC-RIS-IM的低计算复杂性，设计了一种次优接收机。我们的仿真结果在BER方面证实的性能分析和优越性的CPSC-RIS（-IM）比传统的CPSC没有RIS和正交频分复用与RIS。
2022-06-27 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
Modeling and Coverage Analysis for RIS-aided NOMA Transmissions in Heterogeneous Networks
可重构智能表面（RIS）被认为是提高非正交多址（NOMA）网络信号传输质量的有效工具。本文将异构网络（HetNet）结构引入到基于RIS的NOMA多小区网络中。一个实用的用户设备（UE）的关联方案，最大化的平均接收功率。为了评估系统性能，我们提供了一个基于随机几何的分析框架，其中RIS，基站（BS）和UE的位置被建模为齐次泊松点过程（PPP）。基于这个框架，我们首先推导出封闭形式的概率密度函数（PDF）来表征由RISs创建的反射链路的分布。然后，计算UE关联概率的精确表达式和上/下界。最后，推导了信号干扰噪声比和速率覆盖概率的解析表达式。此外，为了研究RISs对系统覆盖的影响，推导了两种覆盖概率的渐近表达式。理论结果表明，RIS长度不是覆盖改善的决定性因素。数值结果表明，所提出的RIS HetNet结构带来了显着的增强率覆盖。此外，存在一个最佳的组合的RIS和BS的部署密度，以最大限度地提高覆盖概率。
2021-04-27 cs.IT eess.SP math.IT
Outage and DMT Analysis of Partition-based Schemes for RIS-aided MIMO Fading Channels
本文提出两种低复杂度基于分区的RIS辅助MIMO方案（AR和FR），无需发射端信道状态信息，分析中断概率与DMT，证明可显著提升分集增益，FR始终达到最大复用增益。
2023-05-07 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
Performance Evaluation of RIS-Assisted Spatial Modulation for Downlink Transmission
本文针对RIS辅助空间调制下行链路系统，利用中心极限定理近似复合信道，并基于高斯-切比雪夫求积推导出平均误比特概率上界的闭式表达式，经蒙特卡洛仿真验证其有效性。
2024-04-01 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Transmission for THz-Empowered RIS-Assisted Non-Terrestrial Networks
在未来的无线通信中，非地面网络（NTN）被认为是提供高性价比和高容量的无处不在的连接的关键组成部分。在本文中，我们研究了太赫兹（THz）授权的可重构智能表面（RIS）辅助NTN（T-RANTN）的安全传输，该NTN由一个低地球轨道卫星发射机，一个安装在RIS上的高空平台（HAP）和两个无人机（UAV）接收机组成，其中只有一个是可信的。在同时考虑大气湍流和太赫兹辐射特性引起的指向误差以及RIS有限精度和不理想信道估计引起的相位误差的情况下，推导了一种近似的各态历经保密率（ESR）表达式。此外，根据不可信接收机的统计和理想信道状态信息，采用半定松弛法对RIS的相移进行优化，分别使保密率和瞬时保密率的下界最大化。仿真结果表明，所提出的ESR近似表达式和优化算法都是可行的，并且即使在可信接收机的抖动标准方差大于非可信接收机的抖动标准方差时，仍能保证正的SR。
2022-09-28 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Transmission Design for RIS-assisted Secure Multiuser Communication Systems in the Presence of Hardware Impairments
研究了可重构智能表面辅助的硬件损伤下的安全多用户通信系统。我们共同优化的波束形成向量在基站（BS）和反射元件在RIS的相移，以最大限度地提高加权最小保密率（WMSR），在BS和单位模数约束在RIS的传输功率约束。为了解决公式化的优化问题，我们首先将其解耦为两个易于处理的子问题，然后使用块坐标下降（BCD）方法交替优化子问题。提出了两种不同的方法来解决这两个子问题。第一种方法将每个子问题转化为二阶锥规划（SOCP）问题，可以直接使用CVX求解。第二种方法利用Minorization-Maximization（MM）算法。具体地说，我们首先推导出一个凹逼近函数，这是一个下界的原始目标函数，然后两个子问题转化为两个简单的代理问题的封闭形式的解决方案。仿真结果验证了所提出的鲁棒传输方法的性能增益比现有的非鲁棒设计。此外，MM算法具有更低的复杂度比基于SOCP的算法。
2022-10-11 cs.IT eess.SP math.IT
On the Performance of RIS-Aided Spatial Scattering Modulation for mmWave Transmission
本文研究RIS辅助空间散射调制在毫米波系统中的性能，考虑RIS近发射机、接收机远的实际场景，推导了条件成对错误概率和平均误比特率上界，并通过蒙特卡洛仿真验证。
2023-08-31 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
Robust Secure Transmission for Active RIS Enabled Symbiotic Radio Multicast Communications
本文针对有源RIS使能的共生无线电多播系统，在存在多窃听者和不完美CSI条件下，通过联合优化发射与反射波束成形最小化系统功耗，并提出交替优化算法求解，较无源RIS降低27.0%功耗。
2023-04-13 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
Active Reconfigurable Intelligent Surface Aided Secure Transmission
可重构智能表面（Reconfigurable Intelligent Surface，RIS）以其无源、低功耗的特性引起了学术界和工业界的广泛关注，目前已被用于物理层安全，以增强安全传输。然而，由于存在双衰落效应的反射信道链路上的发射机和用户，RIS有助于实现有限的保密性能增益相比，没有RIS的情况下。在此通信中，我们提出了一种新的有源RIS设计，以提高安全的无线传输，其中RIS中的反射元件不仅调整相移，而且放大信号的幅度。针对基于该设计的非凸保密率优化问题，提出了一种有效的交替优化算法，对发射端波束形成器和RIS端反射系数矩阵进行联合优化。仿真结果表明，与现有的无源RIS方案和无源RIS方案相比，有源RIS方案能够有效缓解双衰落效应的影响，从而获得更高的保密性能增益。
2021-12-20 cs.IT math.IT
On the Performance of RIS-Aided Spatial Modulation for Downlink Transmission
本文研究RIS辅助空间调制下行传输系统，提出三种检测器，推导了成对错误概率、平均误比特率上界及遍历容量的闭式表达式，并通过蒙特卡洛仿真验证了理论分析与检测算法的复杂度和可靠性。
2024-09-03 cs.IT eess.SP math.IT
Machine Learning for User Partitioning and Phase Shifters Design in RIS-Aided NOMA Networks
提出了一种新的可重构智能表面（RIS）辅助非正交多址（NOMA）下行传输框架。我们制定了一个长期的随机优化问题，涉及NOMA用户划分和RIS相移的联合优化，旨在最大限度地提高总数据率的移动用户（MU）在NOMA下行链路网络。为了解决具有挑战性的联合优化问题，我们调用一个修改的对象迁移自动化（MOMA）算法划分成等大小的集群的用户。为了优化RIS相移矩阵，我们提出了一种深度确定性策略梯度（DDPG）算法来协同控制RIS的多个反射元件（RE）。不同于传统的训练，然后测试处理，我们考虑了一个长期的自调整学习模型，智能代理是能够学习的最佳行动，为每个给定的状态，通过探索和开发。大量的数值结果表明：1）与传统的正交多址接入（OMA）框架相比，所提出的RIS辅助的NOMA下行链路框架实现了增强的和数据率。2)所提出的DDPG算法能够以长期的方式学习动态的资源分配策略。3)建议的RIS辅助NOMA框架的性能可以通过增加RIS相移的粒度来提高。数值结果还表明，减小RIS相移的粒度和增加RE的数目是提高MU的和数据率的两种有效方法。
2021-01-04 cs.IT math.IT
Simultaneous Transmission and Reflection Reconfigurable Intelligent Surface Assisted MIMO Systems
在这项工作中，我们研究了一种新的同时传输和反射可重构智能表面（RIS）辅助的多输入多输出下行链路系统，其中三个实用的传输协议，即能量分裂（ES），模式选择（MS），和时间分裂（TS），进行了研究。对于所考虑的系统，我们最大化的加权和率与多个耦合变量。为了解决这个优化问题，提出了一种块坐标下降算法来重新表达这个问题，并设计预编码矩阵和发射和反射系数（TARCs）的交替方式。具体而言，对于ES方案，预编码矩阵使用拉格朗日对偶方法求解，而TARCs使用惩罚凹凸方法获得。此外，所提出的方法扩展到MS计划通过解决混合整数问题。此外，我们解决了制定的问题，TS计划使用一维搜索和优化最小化技术。仿真结果表明：STAR-RIS比仅反射RIS具有更好的性能; 2）在单播通信中，TS方案优于ES和MS方案，而在广播通信中，ES方案优于TS和MS方案。
2021-06-17 cs.IT eess.SP math.IT
Sensing-Then-Beamforming: Robust Transmission Design for RIS-Empowered Integrated Sensing and Covert Communication
School of Science, Edith Cowan University（伊迪丝考文大学理学院）
本文提出了一种基于RIS的鲁棒隐蔽传输设计，通过感知后再波束成形技术提升隐蔽通信效率。
2025-12-08 cs.IT eess.SP math.IT
Covert Communications in STAR-RIS-Aided Rate-Splitting Multiple Access Systems
本文研究STAR-RIS辅助RSMA系统中的隐蔽通信，通过联合优化功率分配、公共速率分配和波束成形最大化隐蔽速率，并提出交替优化算法求解非凸问题。
2023-12-02 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
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
Compact User-Specific Reconfigurable Intelligent Surfaces for Uplink Transmission
基站采用的大规模天线阵列是下一代通信技术的重要组成部分。然而，由于尺寸、成本和功耗的限制，在用户侧使用大规模天线阵列通常被认为是不现实的。受新兴的可重构智能表面（RIS）技术的启发，我们首先提出了用户侧RIS（US-RIS）的概念，以便于在用户侧采用大规模的天线阵列，在成本和能源效率的方式。与属于基站侧RIS（BSS-RIS）家族的RIS的现有使用相比，US-RIS概念通过定义首次促进了RIS在用户侧的使用。这是通过构思多层结构以实现紧凑的外形尺寸来实现的。此外，我们的理论结果表明，在现有的单层结构，其中只有从RIS反射的信号的相位可以调整，信号的幅度穿透多层US-RIS也可以部分控制，这带来了一个新的自由度（DoF）的波束形成器的设计，可以有利地利用性能增强。此外，基于所提出的多层US-RIS，我们制定的信号噪声比（SNR）最大化问题的US-RIS辅助通信。由于这种多层结构引入的问题的非凸性，我们提出了一种多层发射波束形成器的设计依赖于迭代算法，通过交替更新每个变量来寻找最优解。最后，我们的仿真结果验证了所提出的多层US-RIS的优越性，作为一个紧凑的实现在用户侧的大规模天线阵列的上行链路传输。
2021-10-27 cs.IT eess.SP math.IT
A Framework for Transmission Design for Active RIS-Aided Communication with Partial CSI
主动可重构智能表面（RIS）最近被提出来补偿传统的被动RIS辅助系统的严重乘性衰落效应。有源RIS的每个反射元件由放大器辅助，使得入射信号可以被反射和放大，而不是像在无源RIS辅助系统中那样仅被反射。这项工作解决了实际的挑战，一方面，在有源RIS辅助系统中，由于在有源RIS处缺乏信号处理能力，无法获得RIS辅助信道的完美的个体CSI，但是另一方面，需要该CSI来计算收发器设计所需的预期系统数据率和RIS发射功率。为了解决这个问题，我们首先推导出封闭形式的表达式的平均可达速率和平均RIS发射功率的基础上的部分CSI的RIS辅助信道。然后，我们制定了一个平均可实现的速率最大化问题，共同优化在基站（BS）和RIS的主动波束成形。这个问题，然后解决使用优化-最小化（MM）算法框架，并且，对于每次迭代，半封闭形式的解决方案的BS和RIS波束形成的基础上的Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件。为了保证每个用户的服务质量（QoS），我们进一步提出了速率中断约束波束形成问题，并利用Bernstein型不等式（BTI）和半定松弛（SDR）技术求解该问题。数值结果表明，所提出的算法可以有效地克服主动RIS辅助无线系统中不完美CSI所带来的挑战。
2023-02-18 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-Assisted Secure Transmission Exploiting Statistical CSI of Eavesdropper
Peking University（北京大学）
针对仅已知窃听者统计CSI的RIS辅助下行安全传输场景，本文基于PDD框架提出PDCA算法联合优化收发波束成形以最大化LESR，该算法低复杂度且可收敛至KKT解，性能优于传统AO方案。
2021-06-01 cs.IT eess.SP math.IT
A DRL Approach for RIS-Assisted Full-Duplex UL and DL Transmission: Beamforming, Phase Shift and Power Optimization
针对现有全双工传输方法依赖信道状态信息与残余自干扰、信令成本高的问题，提出两阶段DRL框架，在无需上述信息的前提下性能媲美传统方法，且量化相移方案大幅降低信令开销并提升速率。
2024-06-20 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-Aided Spatial Scattering Modulation for mmWave MIMO Transmissions
本文研究了毫米波MIMO系统中的RIS辅助空间散射调制方案，推导了条件与无条件成对错误概率、分集增益及平均比特错误概率上界，并提出遍历容量分析框架，仿真验证了其可靠性优于基准方案。
2023-07-27 cs.IT eess.SP math.IT
Transmission Design for Active RIS-Aided Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
可重构智能表面（RIS）是一种革命性的技术，可以提高无线通信系统的频谱效率和能量效率。然而，现有的研究成果主要集中在被动型RIS的研究上，它具有“双重衰落”效应。另一方面，配备放大器的有源RIS可以有效地解决这个问题。在本文中，我们提出了一个积极的RIS辅助同步无线信息和电力传输（SWIPT）系统。具体地说，我们最大化的信息接收器的加权和速率，在所有的能量接收器，在活跃的RIS的放大功率约束，并在基站（BS）的最大发射功率约束的最小功率接收。采用交替优化框架，得到次优解。仿真结果表明，在相同的功率预算下，有源RIS辅助的SWIPT系统具有更高的性能增益。
2023-01-10 cs.IT math.IT
Simultaneously Transmitting and Reflecting (STAR)-RISs: A Coupled Phase-Shift Model
研究了一种同时发射和反射的可重构智能表面（STAR-RIS）辅助通信系统，其中一个接入点向位于STAR-RIS两侧的两个用户发送信息。与现有的假设传输和反射的相移系数可以独立调节的工作不同，这对于纯无源STAR-RISs来说是不平凡的，考虑了耦合的传输和反射相移模型。基于此模型，制定了非正交多址接入（NOMA）和正交多址接入（OMA）的功耗最小化问题。特别是，传输和反射的幅度和相移系数联合优化，受用户的速率约束。为了解决这个非凸问题，一个有效的逐元素交替优化算法的开发，以找到一个高质量的次优解，其复杂度仅与STAR元素的数量成线性比例。最后，通过与采用独立相移模型的STAR-RISs和传统的仅反射/透射RISs的性能比较，对NOMA和OMA进行了数值仿真，验证了所提算法的有效性.
2021-10-05 cs.IT eess.SP math.IT
Transmission Design for XL-RIS-Aided Massive MIMO System with Visibility Regions
针对考虑可见性区域的XL-RIS辅助大规模MIMO系统，提出双时间尺度传输方案，推导可达速率闭式近似，用加速梯度上升算法优化RIS相移以最大化最小用户速率，验证了算法性能与低复杂度优势。
2024-05-17 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces-Assisted Multiuser MIMO Uplink Transmission with Partial CSI
本文认为，应用可重构智能表面（RISs）（a.k.a.智能反射表面（IRS））来辅助从若干多天线用户终端（UT）到多天线基站（BS）的多用户多输入多输出（MIMO）上行链路传输。为了减少信令开销，在我们的调查中，仅利用部分信道状态信息（CSI），包括RIS和BS之间的瞬时CSI以及UT和RIS之间的缓慢变化的统计CSI。特别地，提出了一种优化框架，用于联合设计UT的发射协方差矩阵和RIS相移矩阵，以最大化具有部分CSI的系统全局能量效率（GEE）。首先，我们得到的UT的最佳发送协方差矩阵的特征向量的封闭形式的解决方案。然后，为了便于设计的发射功率分配矩阵和RIS相移，我们推导出一个渐近确定性等价的目标函数与随机矩阵理论的帮助。我们进一步提出了一个次优算法来解决GEE最大化问题，保证收敛，利用交替优化，分式规划和顺序优化的方法。数值结果证实了所提出的方法的有效性，以及相当大的GEE增益所提供的RIS辅助传输计划在传统的基线。
2020-03-29 cs.IT eess.SP math.IT
Partition-based Caching in Large-Scale SIC-Enabled Wireless Networks
现有的内容传播设计没有充分探索和利用先进无线网络中潜在的缓存和计算能力。在本文中，我们提出了两种基于分区的缓存设计，即，基于随机线性网络编码的编码缓存设计和未编码缓存设计。我们认为，在一个大规模的连续干扰消除（SIC）使能的无线网络中的两个缓存设计的分析和优化。首先，根据每个缓存设计，通过利用随机几何工具，并采取适当的近似，我们得出一个易于处理的表达式，在一般的文件大小制度的成功传输概率。为了进一步获得设计的见解，我们还推导出封闭形式的表达式，成功的传输概率在小和大的文件大小制度，分别。然后，在每个缓存设计，我们认为成功的传输概率最大化的一般文件大小制度，这是一个NP-难问题。通过探索结构特性，我们成功地将原来的优化问题转化为一个多选择背包问题（MCKP），并获得了一个接近最优解的1/2近似保证和多项式的复杂性。我们还获得了封闭形式的渐近最优解。分析和优化结果显示了编码缓存设计相对于未编码缓存设计的优势，并揭示了缓存和SIC能力的影响。最后，通过数值计算结果，我们表明，这两个建议的缓存设计实现了显着的性能增益超过一些基线缓存设计。
2017-02-04 cs.IT math.IT
Coalitional Games in Partition Form for Joint Spectrum Sensing and Access in Cognitive Radio Networks
认知无线电网络中的非授权次用户（SU）在频谱感知和频谱接入之间存在固有的权衡。虽然每个SU都有动机感测主用户（PU）信道以定位频谱空洞，但这种频谱探索可能以较短的传输时间为代价，因此可能以较小的数据传输容量为代价。本文研究了这种权衡的影响，寻求合作，以提高他们的频谱（感测），减少相互之间的干扰的可能性，并提高他们的传输容量（接入）的SU网络的合作策略。该问题被建模为一个划分形式的联盟博弈，并提出了一个联盟形成的算法。使用所提出的算法，SU可以做出加入或离开联盟的个体分布式决策，同时最大化它们的效用，其捕获用于感测的平均时间以及在接入频谱时实现的容量。结果表明，通过使用所提出的算法，SU可以自组织成一个由不相交的联盟组成的网络分区，每个联盟的成员合作，共同优化其传感和访问性能。仿真结果表明，该算法的性能改善，相对于非合作的情况下产量。结果还显示了该算法如何允许SU自适应环境中的变化，如PU的流量变化或缓慢的移动性。
2012-02-02 cs.IT math.IT
STAR: Simultaneous Transmission And Reflection for 360° Coverage by Intelligent Surfaces
提出了一种基于可重构智能表面的同时发射和反射（STAR）系统设计方案。首先，现有的原型进行审查和潜在的好处STAR-RISs进行了讨论。然后，从硬件设计、物理原理和通信系统设计的角度确定了传统的反射式RISs和STAR-RISs之间的关键区别。此外，STAR-RIS的基本信号模型进行了介绍，并提出了三个实用的协议，即能量分裂，模式切换，时间切换。基于所提出的协议，提出了一系列有前途的应用场景，将STAR-RIS集成到下一代无线网络。通过考虑一个典型的RIS辅助多输入单输出（MISO）系统的下行链路，提供了数值案例研究，揭示了STAR-RISs的优越性超过其他基线，当采用所提出的协议。最后，讨论了几个开放的研究问题。
2021-03-17 cs.IT 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
Optimized Transmission Strategy for UAV-RIS 2.0 Assisted Communications Using Rate Splitting Multiple Access
针对多无人机向用户组传输信号的场景，提出结合流形算法的广义本德斯分解方法，联合优化BD-RIS（RIS 2.0）阵元分配、相位旋转、RSMA速率分配与预编码，提升频谱效率。
2023-08-10 cs.ET cs.IT eess.SP
Energy Efficiency and Spectral Efficiency Tradeoff in RIS-Aided Multiuser MIMO Uplink Transmission
可重构智能表面（RISs）的出现使我们能够通过采用低成本的无源反射单元来建立可编程的无线电波传播，以满足无线通信的需要。本文研究了多用户多输入多输出（MIMO）上行通信中能量效率（EE）和频谱效率（SE）之间的非平凡折衷，该折衷由配备离散移相器的RIS辅助。为了减少所需的信令开销和能量消耗，我们的传输策略的设计是基于部分信道状态信息（CSI），包括统计CSI的RIS和用户终端（UT）之间的RIS和基站之间的瞬时CSI。为了研究EE-SE权衡，我们开发了一个用于UT的发射预编码和RIS反射波束成形的联合优化的框架，以最大化称为资源效率（RE）的性能度量。对于UT的预编码设计，借助于UT的最优发射方向的封闭解，将其简化为UT的发射功率的设计。为了避免计算嵌套积分的期望中涉及的高复杂性，我们推导出一个渐近确定性的目标表达式。对于RIS相位的设计，通过利用同伦、加速投影梯度和优化最小化方法，提出了一种迭代均方误差最小化方法。数值结果表明，我们提出的优化框架的有效性和快速收敛速度。
2020-11-19 cs.IT math.IT
Cylindrical RIS-Assisted Low-Complexity Transmission with Differentiated Visible Regions Exploiting Statistical CSI
本文提出一种基于均匀圆柱阵列RIS的差异化可见区域方法，将RIS单元分为用户专用与多用户共享两类，通过闭式解与迭代优化相结合降低多用户场景下的相移设计复杂度，并在系统性能和计算效率上优于传统平面阵列RIS。
2025-08-17 cs.IT math.IT
Downlink Rate Maximization with Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Full-Duplex Transmissions
针对全双工系统的强自干扰问题，提出基于惩罚凸凹规划的FRIS波束成形方案，联合优化基站与RIS波束成形，在保障上行速率前提下最大化下行速率，在多种场景下均实现更优的上下行速率性能。
2023-11-06 cs.IT cs.SY eess.SY
Reconfigurable Intelligent Surfaces Empowered Cooperative Rate Splitting with User Relaying
协作速率分割（CRS）是建立在速率分割多址接入（RSMA）和机会用户中继基础上的一种传输策略，可以提高多天线广播信道的用户公平性和频谱效率。为了进一步提高其性能，CRS和可重构智能表面（RIS）的相互作用进行了研究。提出了一种新的基于RIS的CRS传输框架，并研究了相应的资源分配问题，以最大化用户间的最小速率。然后，提出了一种替代的优化算法来迭代地优化发射波束成形、公共速率分配和RIS阶段。数值结果表明，所提出的RIS辅助CRS传输框架显着提高频谱效率相比，其非合作的同行和其他计划没有RIS。
2022-08-08 cs.IT math.IT
Security Enhancement for Coupled Phase-Shift STAR-RIS Networks
研究了同时发射和反射的可重构智能表面辅助通信系统的安全传输问题。针对STAR-RIS辅助通信中独特的全空间相互窃听问题，考虑到STAR-RIS的耦合相移和用户的公平保密要求，提出了一种新的安全波束形成方案。特别是，基于惩罚的保密波束形成算法的开发，以解决由此产生的非凸优化问题，其中耦合的传输/反射系数的封闭形式的解决方案，在每次迭代中获得。数值结果表明：1）所提出的方案比传统的RIS具有更高的保密容量; 2）4位离散移相器足以保证保密性。
2022-08-22 cs.IT math.IT
