Rate-Splitting to Mitigate Residual Transceiver Hardware Impairments in Massive MIMO Systems
速率分离（RS）最近已经被示出在各种多用户传输场景中提供显著的性能益处。并行地，由吸引人的大规模多输入多输出（MIMO）提供的巨大自由度需要采用更容易出现硬件缺陷的廉价硬件，以便成为具有成本效益的技术。因此，在这项工作中，我们专注于一个现实的大规模多输入单输出（MISO）广播信道（BC）阻碍了不可避免的硬件损伤。我们考虑一个通用的实验验证模型的硬件损伤，占\textit{multiplicative distortion}由于相位噪声，\textit{additive distortion noise}和\textit{thermal noise amplification}的存在。在这两种情况下，完美和不完美的信道状态信息在发射机（CSIT），我们分析了潜在的鲁棒性RS每个单独的硬件缺陷。我们分析评估由于硬件缺陷的总和速率退化。有趣的是，在不完美的CSIT的情况下，我们证明了RS是一个强大的多用户MIMO在相位和放大的热噪声的存在下，因为它的和速率不饱和在高信噪比（SNR），与传统的技术。另一方面，加性损伤总是导致在高SNR下的和速率饱和，即使在应用RS之后。然而，RS仍然增强了性能。此外，随着用户数量的增加，RS提供的增益不仅在理想条件下减小，而且在具有RTHI的实际条件下也减小。
2017-04-20 cs.IT math.IT
Hardware and Interference Limited Cooperative CR-NOMA Networks under Imperfect SIC and CSI
认知无线电（CR）和非正交多址（NOMA）概念的融合是一种很有前途的方法，以满足未来网络的大规模连接的目标，给定的频谱稀缺。因此，这封信调查的中断性能不完善的合作CR-NOMA网络的硬件损伤和干扰。我们的分析是参与推导的端到端中断概率（OP）的次级NOMA用户占不完善的信道状态信息（CSI），以及所造成的连续干扰消除（SIC）错误和共存的主/次级用户的残留干扰。蒙特卡罗模拟验证的数值结果表明，CR-NOMA网络提供了一个优越的中断性能比正交多址。随着缺陷变得更加显著，观察到CR-NOMA提供相对较差的中断性能。
2020-04-22 cs.IT cs.PF 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
Channel Estimation in RIS-Assisted MIMO Systems Operating Under Imperfections
可重构智能表面具有塑造无线环境的能力，是未来无线网络的潜在技术组成部分。然而，在扩展覆盖和增强容量方面有前途的MIMO系统严重依赖于信道状态信息的准确性。然而，传统的信道估计方案不适用于RI辅助的MIMO网络，因为无源RI通常缺乏信道估计算法所假设的信号处理能力。当由于RIS暴露于不同的环境效应或由来自电路的硬件限制引起的物理缺陷或电子损伤影响RIS时，这变得最成问题。虽然这些现实世界的影响通常被忽略在文献中，在本文中，我们提出了有效的信道估计方案的RIS辅助MIMO系统考虑到不同的缺陷。具体来说，我们提出了两套基于张量的算法，基于并行因子分析分解方案。首先，通过假设一个长期的模型，其中的RIS缺陷，建模为未知的相移，是静态的信道相干时间内，我们制定了一个迭代交替最小二乘（ALS）为基础的算法的联合估计的通信信道和未知的相位偏差。接下来，我们开发的短期缺陷模型，它允许幅度和相位RIS缺陷是非静态的通道相干时间。本文提出了两种基于ALS和基于高阶奇异值分解的迭代算法，用于信道和未知损伤的联合估计。此外，我们分析了所提出的算法的可识别性和计算复杂性，并研究了各种缺陷对信道估计质量的影响。
2022-07-06 cs.IT eess.SP 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
Study of Robust Power Allocation for User-Centric Cell-Free Massive MIMO Networks
Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro（里约热内卢天主教大学）；University of York（约克大学）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
本文提出了一种基于最小二乘框架和Tikhonov正则化的鲁棒功率分配方法，结合零强迫预编码，实现高效且鲁棒的免中心大规模MIMO网络功率优化。
2026-01-24 cs.IT math.IT
Robust Beamforming for SWIPT Systems with Non-linear Energy Harvesting Model
本文研究了基于非线性能量收集模型的无线信息和功率同步传输（SWIPT）下行链路系统的资源分配。资源分配算法设计被公式化为用于最大化总收获功率的非凸优化问题。建议的问题制定不仅考虑到不完美的信道状态信息（CSI），但也保证了服务质量（QoS）的信息传输。提出了一种新的迭代算法来获得所考虑的非凸优化问题的全局最优解。在每次迭代中，一个秩约束半定规划（SDP）的最优解的SDP松弛。仿真结果表明，所提出的最优资源分配的收获功率和对CSI不完美的鲁棒性的显着增益，相比，为完美的CSI和传统的线性能量收集模型设计的基线方案。
2016-04-19 cs.IT 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
Channel Customization for Low-Complexity CSI Acquisition in Multi-RIS-Assisted MIMO Systems
本文提出在多RIS辅助MIMO系统中将CSI获取与RIS配置一体化，利用快速变化反射序列分解信道估计任务并定制稀疏反射信道，以低开销和低复杂度实现上下行信道精确重构并提升频谱效率。
2024-11-21 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
Long-Term CSI-based Design for RIS-Aided Multiuser MISO Systems Exploiting Deep Reinforcement Learning
本文研究了可重构智能表面辅助多用户通信网络的传输设计问题。不同于现有的大多数贡献，我们考虑长期CSI为基础的传输设计，其中在基站（BS）的波束成形向量和在RIS的相移设计基于长期CSI，这可以显着降低信道估计开销。由于缺乏明确的遍历数据率表达式，我们提出了一种新的深度确定性策略梯度（DDPG）的算法来解决优化问题，这是通过使用离线方式产生的信道向量进行训练。仿真结果表明，可实现的净吞吐量高于传统的瞬时CSI为基础的计划时，考虑到信道估计开销。
2021-11-24 cs.IT eess.SP math.IT
On the Physical Layer Security of a Dual-Hop UAV-based Network in the Presence of per-hop Eavesdropping and Imperfect CSI
分析了基于双跳无人机的无线网络在不完全信道状态信息（CSI）和移动性影响下的物理层安全性。具体地，在存在独立地试图折衷两跳的两个窃听器$\left(E_{1},E_{2}\right)$的情况下，源节点$(S)$通过解码转发中继$(R)$与目的地节点$(D)$通信。此外，发射节点$\left(S,R\right) $具有单个发射天线，而接收器$\left(R,D,E_{1},E_{2}\right) $配备有多个接收天线。基于每跳信噪比（SNR）和相关保密容量的统计特性，推导了保密截获概率（IP）度量的封闭表达式。此外，渐近表达式揭示了两种情况下，即（i）移动节点与不完美的CSI和（ii）静态节点与完美的CSI。结果表明，在第一种情况下，由于平均信噪比存在一个上限值，所以出现了零保密分集阶数，而在第二种情况下，当平均信噪比较高时，IP的保密分集阶数呈线性下降，其中可实现的分集阶数取决于衰落参数和合法链路/节点的天线数.此外，对于静态节点，当CSI缺陷功率从$0$升高到$10^{-3}$时，系统可以被IP $=3\times10^{-3},$处的$15$ dB保密性损失所惩罚。最后，合法节点的速度、载波频率、延迟和/或中继的解码阈值SNR越高，系统的保密性越差。Monte Carlo模拟赞同推导出的分析结果。
2022-05-15 cs.IT math.IT
On the Secrecy Design of STAR-RIS assisted Uplink NOMA Networks
研究了STAR-RIS（同时发射和反射可重构智能表面）辅助上行非正交多址接入系统中的安全传输问题，合法用户通过STAR-RIS主动重构电磁传播环境，向基站发送保密信号。根据窃听信道状态信息（CSI）的可用性，考虑窃听者的完整CSI和统计CSI两者。对于全窃听CSI场景，在干扰抵消译码顺序约束下，采用自适应速率窃听码方案，以最大化最小保密容量为目标。为了继续进行，我们提出了交替混合波束形成（AHB）算法，以联合优化接收波束形成、发射功率和反射/透射系数。而对于统计窃听CSI场景，在满足合法用户服务质量要求的前提下，采用恒速率窃听码方案以最小化最大保密中断概率（SOP）.在此基础上，推导了等速率编码下的SOP精确表达式，并提出了一种扩展的AHB算法，用于联合保密波束形成设计。仿真结果证明了该方法的有效性。此外，本文还对STAR-RIS的相移/振幅量化和部署提供了一些有益的指导。
2021-11-04 cs.IT math.IT
Robust Transceiver Design for Reciprocal M*N Interference Channel Based on Statistical Linearization Approximation
本文重点研究了在不完全信道状态信息（CSI）下，干扰信道（IC）上吞吐量增强的鲁棒收发器设计。提出了两种提高多输入多输出（MIMO）芯片吞吐量的算法。每个发射器和接收器分别具有M和N个天线，并且IC以时分双工模式操作。在第一种算法中，每个收发器调整其滤波器以最大化信号干扰噪声比（SINR）的期望值。另一方面，第二种算法试图使SINR的方差最小化，以对冲由于CSI误差而引起的变化。泰勒展开被用来近似CSI不完美的均值和方差的影响。所提出的鲁棒算法利用无线网络的互易性来优化两种不同工作模式下的估计统计特性。蒙特卡洛模拟研究和速率性能的建议算法和将变化最小化的收发器设计的优点。
2018-03-30 cs.IT math.IT
RIS-Aided MIMO Systems with Hardware Impairments: Robust Beamforming Design and Analysis
可重构智能表面（RIS）被认为是提高未来无线系统性能的一种新型技术。在本文中，我们研究了一个实用的RIS辅助多输入多输出（MIMO）系统中存在的收发器硬件损伤，RIS相位噪声和不完善的信道状态信息（CSI）。特别考虑了MIMO收发器和RIS反射矩阵的联合设计，以最小化所有数据流的总平均均方误差（MSE）。这个联合设计问题是非凸的，具有挑战性的解决，由于新考虑的实际缺陷。为了解决这个问题，我们首先分析了总平均MSE纳入上述系统的不完善的影响。然后，为了处理紧耦合的优化变量和非凸NP-硬约束，提出了一种基于交替优化（AO）框架的高效迭代算法，保证了算法的收敛性，其中每个子问题通过利用优化最小化（MM）技术得到一个封闭形式的最优解.此外，通过利用单位模约束的特殊结构，我们提出了一种改进的黎曼梯度上升（RGA）算法的离散RIS相移优化。此外，在视距信道条件下验证了该算法的最优性，并揭示了在高信噪比（SNR）条件下，由于硬件和信道状态信息的不完善而引起的不可约的均方误差地板效应.数值结果表明，我们所提出的算法的MSE性能优于所采用的基准计划，并表明，增加RIS元素的数量并不总是有益的上述系统的缺陷。
2023-03-22 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 Multiuser NOMA Networks With Imperfect CSI Under Transceiver Hardware Impairments
Northeastern University at Qinhuangdao（东北大学秦皇岛分校）；School of Computer and Communication Engineering, Northeastern University at Qinhuangdao（东北大学秦皇岛分校计算机与通信工程学院）；Shandong University（山东大学）；School of Information Science and Engineering, Shandong University（山东大学信息科学与工程学院）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；School of Electrical and Electronics Engineering, Nanyang Technological University（南洋理工大学电气与电子工程学院）；Southeast University（东南大学）；National Mobile Communications Research Laboratory, Southeast University（东南大学移动通信国家重点实验室）
针对RIS辅助NOMA网络在硬件损伤和不完美CSI下的性能下降，提出鲁棒设计最小化发射功率，利用Bernstein不等式和半定松弛求解，多波束优于单波束。
2026-09-29 cs.IT math.IT
Multiple RISs Assisted Cell-Free Networks With Two-timescale CSI: Performance Analysis and System Design
可重构智能表面（RIS）可以在无小区系统中使用，以通过可配置元件创建从基站（BS）到用户的有利传播条件。然而，在RI辅助的无小区系统设计上的现有工作主要依赖于瞬时信道状态信息（CSI），这可能由于估计的信道的极高维度而招致大量开销。为了解决这个问题，本文提出了一种低复杂度的算法，通过两个时标传输协议，其中在BS和RIS的联合波束成形通过交替优化框架，以最大化平均加权和速率。具体地说，RISs的被动波束形成器通过统计CSI进行优化，而BS的发射波束形成器基于有效信道的瞬时CSI。以这种方式，可实现的加权和速率的封闭形式的表达式推导出，这使得关键参数对系统性能的影响的评估。为了获得更多的见解，一个特殊的情况下，没有视线（LoS）组件进一步调查，其中功率增益的顺序为$\mathcal{O}(M)$实现，$M$是BS天线数量。数值结果验证了我们推导的解析表达式的严密性，并显示了所提出的算法的快速收敛。研究结果表明，该算法的性能与两个时间尺度的CSI与瞬时CSI在低或中等信噪比制度。还评估了RIS元素数量、CSI设置和Rician因子等关键系统参数的影响。此外，通过无细胞范式和部署RIS的显着优势直观地证明。
2022-08-12 cs.IT eess.SP math.IT
Large System Achievable Rate Analysis of RIS-Assisted MIMO Wireless Communication with Statistical CSIT
可重构智能表面（Reconfigurable intelligent surface，RIS）是一种新兴的无线通信技术，它通过在表面上安装大量的近被动反射元件来提高无线通信的能量消耗和系统性能。研究了一种下行RIS-assisted多输入多输出（MIMO）无线通信系统，该系统包括基站到RIS、RIS到用户和基站到用户三个Rician信道通信链路。该算法的目标是利用基站的统计信道状态信息，在基站处设计最优的发送协方差矩阵，在RIS处设计最优的对角相移矩阵，以最大化可达到的各态历经速率。因此，利用高维随机矩阵理论中的副本方法，得到了可达遍历速率的大系统近似。这种大系统近似使得能够使用交替优化算法来识别渐进最优的发射协方差和对角相移矩阵。仿真结果表明，大系统的结果是一致的，可达到的遍历速率通过蒙特卡罗平均计算。仿真结果表明，该算法能够显著提高RIS辅助MIMO系统的性能。
2021-03-16 cs.IT math.IT
Distributed Reconfigurable Intelligent Surfaces Assisted Wireless Communication: Asymptotic Analysis under Imperfect CSI
本文研究了不完美CSI下分布式RISs辅助MISO系统的净和速率性能，推导了SINR与遍历净和速率的确定性等价物，并提出基于DE-S-CSI的低复杂度设计，在低开销与低功耗下实现高净和速率。
2023-06-30 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
Robust Active and Passive Beamforming for RIS-Assisted Full-Duplex Systems under Imperfect CSI
针对RIS辅助全双工系统中强自干扰与不完美CSI的挑战，提出一种结合分布鲁棒设计、CVaR与PCCP技术的鲁棒主动与被动波束成形方案，有效提升了上下行用户速率并优于现有方法。
2023-11-20 cs.IT eess.SP math.IT
Achievable Rates of FDD Massive MIMO Systems with Spatial Channel Correlation
众所周知，具有i.i.d.与时分双工（TDD）系统相比，由于在发射机处获取信道状态信息（CSIT）的开销过大，因此，在本文中，我们研究了空间相关信道的FDD大规模MIMO系统的可达速率，考虑CSIT捕获维数损失，CSIT的不完善性和正则化迫零线性预编码器。通过合理设计下行信道训练序列和用户CSIT反馈码本，利用多用户空间信道相关性，优化了可达速率。我们比较我们的可实现的速率与TDD大规模MIMO系统，i.i.d. FDD系统和联合空分复用（JSDM）方案，通过基于流行的信道模型导出可实现速率的确定性等效。结果表明，基于所提出的特征空间信道估计方案，FDD系统和TDD系统之间的速率差距显着缩小，甚至在适度数量的基站天线接近。与JSDM方案相比，我们的方案实现了降维信道估计而无需信道预投影，并且在中等数量的天线和中等到大的信道相干时间下具有更高的吞吐量，尽管具有更高的计算复杂性。
2014-06-29 cs.IT math.IT
CSI-Free Optimization of Reconfigurable Intelligent Surfaces with Interference by Using Multiport Network Theory
本文提出一种无CSI的RIS优化方法，仅利用信道先验统计知识，并采用考虑互耦和结构性散射的多端口网络模型，在存在干扰的上行链路中最大化平均可达速率，性能接近完美CSI优化。
2024-02-27 cs.IT eess.SP math.IT
Sacrificing CSI for a Greater Good: RIS-enabled Opportunistic Rate Splitting
在可重构智能表面（RIS）辅助系统中，相移的优化需要分别获取直接和RIS辅助信道的信道状态信息（CSI），这带来了重大的设计挑战。在本文中，提出了一种新的方案，它考虑了实际的限制，如导频开销和信道估计（CE）错误，以提高净性能。更具体地，以不可预测的干扰为代价，牺牲了用于RI辅助信道的CSI的一部分，以便减少CE时间。通过在相干块之间交替CSI并采用速率分割，可以减轻干扰，从而补偿牺牲的CSI的不利影响。数值仿真验证了该方案具有更好的性能，可实现的净速率，导致高达160%的增益相比，非正交多址接入（NOMA），当CE时间和CE错误被认为是。
2022-03-28 cs.ET cs.IT eess.SP
WMMSE-Based Joint Transceiver Design for Multi-RIS Assisted Cell-free Networks Using Hybrid CSI
针对多RIS辅助无蜂窝上行MIMO系统，提出基于混合CSI的WMMSE联合收发机与RIS相移设计，并用算子值自由概率推导仅依赖长期统计的渐近AO算法，在有限前传下实现高速率与低开销。
2024-12-04 cs.IT math.IT
Deep Learning-based CSI Feedback for RIS-assisted Multi-user Systems
针对RIS辅助无线通信中CSI反馈效率问题，提出RIS-CoCsiNet深度学习框架，通过划分共享与独有CSI、增设基站解码融合模块、结合LSTM及幅度相关相位策略，在不修改UE的前提下显著降低反馈开销，经两类数据集仿真验证有效。
2024-03-09 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
Worst-case Design for RIS-aided Over-the-air Computation with Imperfect CSI
空中计算（AirComp）在物联网（IoT）应用中通过传感器的并发传输在接收器处实现快速无线数据聚合。为了进一步提高AirComp在不利的传播信道条件下的性能，我们考虑了可重构智能表面（RIS）辅助AirComp系统中的计算失真最小化问题。特别是，我们考虑了信道状态信息（CSI）的加性有界不确定性和总功率约束，并通过最小化均方误差（MSE）从最坏情况鲁棒性的角度联合优化收发器（Tx-Rx）和RIS相位设计计算。为了解决这个棘手的非凸问题，我们开发了一个有效的交替算法，其中两个解决方案的强大的子问题和联合设计的Tx-Rx和RIS得到封闭的形式。仿真结果验证了该方法的有效性。
2022-06-14 cs.IT eess.SP 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
Study of Tomlinson-Harashima Precoders for Rate-Splitting-Based Cell-Free MIMO Networks
针对无蜂窝MIMO网络中多用户干扰及发射端信道状态信息不完善的问题，结合速率分裂技术与多分支Tomlinson-Harashima非线性预编码，仿真验证其性能优于传统线性预编码器。
2024-10-06 cs.IT math.IT
RISnet: A Scalable Approach for Reconfigurable Intelligent Surface Optimization with Partial CSI
针对多用户MISO系统中RIS单元规模大且完整CSI难以获取的问题，提出混合WMMSE与RISnet的无监督学习框架，仅用16个单元的部分CSI即可高效优化1296个单元并显著提升和速率。
2023-08-18 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Transmission Design for RIS-Assisted High-Speed Train Communication Coverage Enhancement With Imperfect Cascaded Channels
Beijing Jiaotong University（北京交通大学）；China Academy of Industrial Internet, Ministry of Industry and Information Technology（工业和信息化部工业互联网研究院）；Institute of Computing Technology, China Academy of Railway Sciences Corporation Limited（中国铁道科学研究院集团有限公司计算技术研究所）
本文研究了在高速列车场景中，由于信道误差导致的鲁棒传输设计问题，通过两种模型优化传输功率和 outage 概率约束，提升通信覆盖性能。
2026-04-16 cs.IT math.IT
Achievable Rate Analysis and Optimization of Double-RIS Assisted Spatially Correlated MIMO with Statistical CSI
本文研究双RIS辅助空间相关MIMO系统，利用复制方法推导遍历速率闭式解，提出基于统计CSI的低开销优化方案及共相位设计，在恶劣环境下实现了高性能与高可靠性。
2024-03-12 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
Wireless Physical Layer Security with Imperfect Channel State Information: A Survey
物理层安全是一种新兴的无线通信安全技术，被广泛认为是对密码技术的补充。为了在实际场景下设计物理层安全技术，需要考虑信道知识的不确定性和不完善性。本文提供了一个调查的最新研究和发展的物理层安全考虑到不完善的信道状态信息（CSI）在通信节点。我们首先提出了一个概述的主要信息理论的措施的保密性能与不完美CSI。然后，我们描述了安全传输设计中的几种信号处理增强，例如安全的开-关传输，人工噪声波束成形，以及中继节点或认知无线电系统中的安全通信。最后对大规模分散无线网络物理层安全的研究现状进行了总结。最后，对当前和未来研究中存在的问题进行了讨论。
2013-07-19 cs.IT math.IT
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
Joint Channel Estimation and Dynamics-Aware Grouping for Time-Varying RIS-Assisted OTA Federated Learning
Zhengzhou University（郑州大学）；The University of Hong Kong（香港大学）；Henan Institute of Science and Technology（河南科技学院）；Bournemouth University（伯恩茅斯大学）
针对RIS辅助的OTA-FL系统受时变信道等问题影响，提出统一框架，集成GRU等技术，设计动态感知分组策略，在低导频和高移动性下提升CSI估计精度等性能，增强强用户异构性下的收敛速度和鲁棒性。
2026-07-21 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
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
Control and Placement of Finite-Resolution Intelligent Surfaces in IoT Systems with Imperfect CSI
在本文中，我们研究了在单输入单输出（SISO）分布式物联网（IoT）网络中使用可重构智能表面（RIS）进行干扰抑制的优势。实施RIS辅助网络面临着各种问题，主要涉及RIS的控制和布局。为了解决与控制相关的挑战，我们考虑噪声和本地信道知识，在此基础上，我们设计算法来优化潜在的分布式RIS，以实现整体网络目标，如总速率。我们使用具有集中式RIS的网络作为比较的基准。我们进一步假设RIS处的低位移相器以捕获现实世界的硬件限制。我们还研究了RIS的位置，并分析量化了RIS作为其位置的函数所需的最低控制度，以保证特定的网络性能指标，并通过模拟验证结果。
2022-12-16 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
Regularized ZF in Cooperative Broadcast Channels under Distributed CSIT: A Large System Analysis
在发射机（TX）处获得准确的信道状态信息（CSI）对于诸如网络MIMO、干扰对齐等的许多协作方案是至关重要的。实际的CSI反馈和有限的基于回程的共享不可避免地产生CSI的降级，这是特定于每个TX的，从而产生CSI的分布式形式。在分布式CSI（D-CSI）广播信道设置中，各种TX基于它们对全局多用户信道矩阵的个体估计来设计预编码器的元素，这在与常用的集中式CSI假设相比时直观地降低了性能。本文解决了这个具有挑战性的情况下，并提出了分布式CSI多TX广播信道设置的速率性能的第一次分析，在大量的天线制度。使用随机矩阵理论（RMT）的工具，我们得到了确定性的等效的信号干扰加噪声比（SINR）的流行的正则化迫零（ZF）预编码器，允许揭开这样的合作方法的分布式的价格。
2015-02-12 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
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
Channel Customization for Limited Feedback in RIS-assisted FDD Systems
针对多RIS辅助FDD系统中CSI反馈开销大的问题，提出利用统计CSI定制稀疏信道的方案，并设计比特分配算法最小化量化SE损失，在有限反馈下实现接近全CSI最优收发机的性能。
2023-05-03 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
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
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
Dynamic Energy-Saving Design for Double-Faced Active RIS Assisted Communications with Perfect/Imperfect CSI
针对 DFA-RIS 高能耗问题，提出可动态开关放大功能的子阵列架构，并联合优化波束赋形、RIS 配置与 RA 模式，显著提升多用户 MISO 系统能效。
2024-06-12 cs.IT eess.SP math.IT
Dumb RIS-Assisted Random Beamforming for Energy Efficiency Enhancement of Wireless Communications
针对RIS辅助通信因无源难获完整CSI而影响能效的问题，提出单有源天线联合RIS结构及Darb-Jeta方案，通过随机相移与联合优化单元数和发射功率，无需完整CSI即可显著提升能效。
2024-07-17 cs.IT math.IT
Ergodic Achievable Rate Maximization of RIS-assisted Millimeter-Wave MIMO-OFDM Communication Systems
可重构智能表面（RIS）是近年来受到广泛关注的一个领域。然而，大多数研究集中在窄带和/或瞬时信道状态信息（CSI）的场景，而使用毫米波（mmWave）（包括亚太赫兹）频谱的宽带是下一代无线通信的主要趋势，并且统计CSI在现实系统中更实用。因此，我们{考虑}各态历经的可实现的速率的RIS辅助毫米波多输入多输出正交频分复用通信系统。采用广泛使用的Saleh-Valenzuela信道模型来表征毫米波信道，并且仅统计CSI可用。首先利用优控制理论和Jensen不等式导出了遍历可达速率的近似表达式。然后，提出了一种交替优化算法，通过联合设计在基站的发射协方差矩阵和反射系数在RIS的遍历可达速率最大化。具体地说，发射协方差矩阵的设计转化为一个功率分配问题，并解决了空间频率注水。反射系数采用黎曼共轭梯度法进行优化。仿真结果证实了所提算法的有效性。
2022-11-03 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
RIS-Assisted Localization: A Novel Conditional Sample Mean Approach without CSI
提出一种无需CSI的多RIS辅助定位方法，利用条件样本均值估计方向角并确定用户位置，显著提高了定位精度并降低了能量与信令开销。
2025-03-24 cs.IT eess.SP math.IT
