Terahertz Massive MIMO with Holographic Reconfigurable Intelligent Surfaces
我们提出了一个全息版本的可重构智能表面（RIS），并研究其应用于太赫兹（THz）大规模多输入多输出系统。利用太赫兹电子元件的小型化，RISs可以通过密集封装亚波长单元来实现，从而实现连续或准连续的孔径，并实现全息通信。在本文中，特别是，我们推导出的光束图案的全息RIS。我们的分析表明，一个理想的全息RIS的光束模式可以很好地近似的超密集RIS，它有一个更实际的硬件架构。此外，我们提出了一个闭环信道估计（CE）计划，以有效地估计宽带信道的特点太赫兹大规模MIMO系统的全息RISs辅助。所提出的CE方案包括下行链路粗CE阶段和上行链路细粒度CE阶段。明智地设计上行链路导频信号以获得良好的CE性能。此外，为了减少导频开销，我们引入了一种基于压缩感知的CE算法，该算法利用了太赫兹MIMO信道在角度域和延迟域的双重稀疏性。仿真结果表明了全息RISs相对于非全息RISs的优越性，以及所提出的CE方案的有效性。
2021-03-19 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-Aided Cell-Free Massive MIMO Systems: Joint Design of Transmit Beamforming and Phase Shifts
本文研究了RIS辅助的无小区大规模MIMO系统，其中多个RIS被部署以辅助多个接入点（AP）和多个用户之间的通信，其中RIS处具有连续或离散相移。我们制定的最大-最小的公平性问题，最大限度地提高所有用户之间的最低可实现的速率，通过联合优化在主动AP的发射波束成形和在被动RISs的相移，在AP的功率约束。为了解决这样一个具有挑战性的问题，我们首先研究了特殊的单用户场景，并提出了一种算法，可以将优化问题转化为半定规划（SDP）或整数线性规划（ILP）的连续和离散相移的情况下，分别。通过求解所得的SDP和ILP，我们首先获得最佳相移，然后据此设计最佳发射波束形成。为了解决多用户场景下RISs连续相移的优化问题，本文对单用户算法进行了扩展，提出了一种交替优化算法，该算法首先将最大最小公平性问题分解为与发射波束形成和相移相关的两个子问题，然后将这两个子问题分别转化为二阶锥规划和SDP。对于多用户场景和离散相移，最大最小公平性问题是一个混合整数非线性规划（MINLP）。为了解决这个问题，我们设计了一个基于ZF的连续细化算法，它可以找到一个次优的发射波束形成和相移交替优化的手段。数值结果表明，与不使用RIS的随机相移基准方案相比，所提算法能显著提高所有用户间的最小可达速率，尤其是当每个RIS的反射单元数较大时。
2021-12-13 cs.IT eess.SP math.IT
Safeguarding MIMO Communications with Reconfigurable Metasurfaces and Artificial Noise
无线通信授权的可重构智能（Meta）表面（RISs）最近获得显着的研究关注，由于增加了系统设计的灵活性，由RISs提供的各种功能。在本文中，我们考虑多输入多输出（MIMO）物理层安全系统的多个数据流，包括一个合法的和一个窃听的被动RISs，前者是透明的窃听者和后者的存在是未知的合法链路。我们首先专注于窃听子系统，并提出了一个联合设计框架的窃听者的合并向量和窃听RIS的反射系数。然后，着眼于保密率最大化，我们提出了一个物理层的安全方案，联合设计合法的预编码向量和人工噪声（AN）的协方差矩阵，以及合法的组合向量和反射系数的合法RIS。我们的仿真结果表明，在没有一个合法的RIS，收发器空间滤波和AN是无法提供非零的保密率，即使是窃听的RIS与少量的元素。然而，当部署L元素合法RIS时，可以保护机密通信免受甚至超过5L元素窃听RIS的情况。
2020-11-02 cs.IT math.IT
Physics-Compliant Modeling and Scaling Laws of Multi-RIS Aided MIMO Systems
本研究通过多端口网络理论为多RIS辅助MIMO系统建立物理一致的信道模型，揭示其与忽略结构散射的常用模型存在显著差异，且该差异随RIS数量和多径丰富度增大，并可能导致信道增益严重损失。
2025-10-25 cs.IT eess.SP math.IT
Resource Management for Transmit Power Minimization in UAV-Assisted RIS HetNets Supported by Dual Connectivity
本文提出了一种新的方法，以提高性能的异构网络（HetNet）支持的双连接（DC），采用多个无人机（UAV）作为被动中继，携带可重构智能表面（RIS）。更具体地说，RIS部署在称为UAVs-RIS的UAV之下，UAVs-RIS在空中的微波（$μ$ W）信道上操作，以维持与地面用户的强视距（LoS）连接。宏小区基于正交多址（OMA）在$μ$ W信道上操作，而小型基站（SBS）基于非正交多址（NOMA）在毫米波（mmW）信道上操作。我们研究了通过联合优化每个无人机的轨迹/速度、RIS的相移、子载波分配和每个BS的主动波束形成器来最小化总发射功率的问题。底层问题是高度非凸的，全局最优解是棘手的。为了处理它，我们将原问题分解为两个子问题，即，一个处理UAV的轨迹/速度、RIS的相移和用于$μ$ W的子载波分配的子问题;以及一个用于毫米波的主动波束形成设计和子载波分配的子问题。特别是，我们通过开发一种分布式算法，通过决斗深度Q网络（DQN）学习方法解决了第一个子问题，从而实现了更好的策略评估。然后，我们解决了主动波束形成的设计和子载波分配的毫米波通过连续凸近似（SCA）方法。仿真结果表明，所提出的资源分配计划相比，其他基线计划的有效性。特别是，它揭示了通过部署UAVs-RIS，发射功率可以降低6 dBm，同时保持类似的保证QoS。
2021-06-24 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
Double RIS-Assisted MIMO Systems Over Spatially Correlated Rician Fading Channels and Finite Scatterers
本文研究有限散射体与空间相关Rician衰落下的双RIS辅助MIMO系统，推导了信道统计信息，并分别提出基于ADMM的交替优化算法和端到端深度学习方法以最大化信道容量和降低误符号率。
2023-09-08 cs.IT eess.SP math.IT
Foundations of MIMO Radar Detection Aided by Reconfigurable Intelligent Surfaces
可重构智能表面（RIS）是由廉价元件制成的近无源平坦层，其可以向撞击电磁波添加可调相移，并且由低功率电子电路控制。研究了雷达回波信号增强（RI）辅助下的多输入多输出（MIMO）雷达目标检测的基本问题。首先，介绍了一个通用的信号模型，其中包括使用多达两个RISs（一个靠近雷达发射机，一个靠近雷达接收机）的可能性，并包括一个单基地和一个双基地雷达配置，或没有一个视线的前景目标。在诉诸广义似然比检验（GLRT），设计的相位偏移引入RIS元素制定为最大化的检测概率在一个固定的虚警概率的位置下检查，并提出了合适的优化算法。性能分析显示了RIS的存在所带来的好处，并阐明了关键系统参数之间的相互作用，如雷达RIS距离，RIS大小和预期目标的位置。一个主要发现是，RIS应该更好地部署在发射侧和接收侧雷达阵列的近场。本文的结论是讨论一些开放的问题和预期的应用。
2021-11-26 cs.IT eess.SP 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
Are Stacked Intelligent Metasurfaces (SIMs) Better than Single-layer Reconfigurable Intelligent Surfaces (RISs) for Wideband Multi-user MIMO Communication Systems?
University of Manitoba（曼尼托巴大学）
本文提出了一种基于SIMs的宽带多用户MIMO通信系统框架，通过优化波束成形和考虑互耦合效应，显著提升频谱效率，尤其在宽带多用户场景中表现更优。
2026-02-26 cs.ET cs.IT math.IT
On the Maximum Achievable Sum-rate of the RIS-aided MIMO Broadcast Channel
可重构智能表面（RISs）代表了一种新技术，可以塑造无线电波传播，从而提供了各种可能的性能和实现增益。出于这一动机，我们调查的广播信道（BC）中存在的RIS的可实现的和速率优化。我们解决这个问题，利用高斯多输入多输出（MIMO）BC和多址接入信道（MAC）之间的著名的对偶，我们相应地推导出三个算法，优化用户的协方差矩阵和RIS相移的双MAC。用户的协方差矩阵通过具有块坐标最大化（block coordinate maximization，简称CKM）的对偶分解方法或通过基于梯度的方法来优化。RIS相移或者通过使用封闭形式的表达式顺序地优化，或者通过使用基于梯度的方法并行地计算。我们提出了一个计算复杂性分析所提出的算法。仿真结果表明，所提出的算法往往收敛到相同的可实现的和速率的整体，但可能会产生不同的和速率性能的某些特定情况下，由于所考虑的问题的非凸性。此外，基于梯度的优化方法通常更省时。此外，我们证明了所提出的算法可以提供一个显着的增益，在多个RIS辅助的RIS辅助BC和增益取决于RIS的位置。
2022-12-14 cs.IT math.IT
Is Channel Estimation Necessary to Select Phase-Shifts for RIS-Assisted Massive MIMO?
针对RIS辅助大规模MIMO系统，推导了基于瞬时估计和信道统计的两种贝叶斯信道估计器，并提出新型相移选择启发式方法与定点功率控制算法，显著提升了小区边缘用户频谱效率。
2023-09-13 cs.IT eess.SP math.IT
Two-Timescale Joint Precoding Design and RIS Optimization for User Tracking in Near-Field MIMO Systems
针对远/近场 MIMO 用户位置与速度跟踪，提出双时间尺度联合 RIS 反射系数和 BS 预编码优化框架，证明通信导向 RIS 配置不利于跟踪，并在毫米波室内场景实现亚米级精度。
2023-04-26 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
Channel Estimation for Double-BD-RIS-Assisted Multi-User MIMO Communication
The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）
本文提出了一种双BD-RIS辅助多用户MIMO系统的高效信道估计框架，通过低维矩阵表征高维信道并降低估计开销。
2026-02-20 cs.IT eess.SP 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
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
MIMO MAC Empowered by Reconfigurable Intelligent Surfaces: Capacity Region and Large System Analysis
本文针对多RIS赋能的MIMO MAC场景，利用随机矩阵理论推导大天线极限下和互信息的均值、方差闭式解，优化RIS相位得到容量域，给出中断概率高斯近似，并通过数值分析验证了高载波频段的性能增益与用户数限制。
2024-10-09 cs.ET cs.IT 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
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
MIMO-NOMA Networks Relying on Reconfigurable Intelligent Surface: A Signal Cancellation Based Design
可重构智能表面（RIS）技术是下一代网络信号增强或消除技术的一个重要发展方向。在多输入多输出（MIMO）非正交多址接入（NOMA）网络中，采用基于信号消除（SCB）的设计方法，设计了一种新的无源波束赋形权。为了实现所提出的SCB设计，我们首先评估所需的最小数量的RIS在漫散射和异常反射器的情况下。然后，新的信道统计特性的有效信道增益的特征。为了评估网络的性能，我们推导出封闭形式的表达式的中断概率（OP）和遍历率（ER）。分集阶数以及高信噪比（SNR）斜率的工程见解。有限分辨率设计的网络的性能进行了评估。我们的分析结果表明：i）集群间的干扰，可以消除大量的RIS元素的帮助下; ii）的视线的BS-RIS和RIS的用户链接是必需的漫散射的情况下，而LoS链接是不强制的异常反射体的情况下。
2020-03-04 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of STAR-RIS-Assisted Cell-Free Massive MIMO Systems with Electromagnetic Interference and Phase Errors
本文针对STAR-RIS辅助无蜂窝大规模MIMO系统，研究电磁干扰和相位误差的影响，提出投影梯度下降算法优化系数矩阵，并推导频谱效率闭式表达式，实现NMSE提升近30%、SE提升超10%。
2025-10-09 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
Cooperative Beamforming for RIS-Aided Cell-Free Massive MIMO Networks
无小区大规模多输入多输出（CF-mMIMO）和可重构智能表面（RIS）的结合被认为是提高网络容量和增强覆盖能力的一种有前途的范例。然而，为了获得RIS辅助的CF-mMIMO的全部益处，主要挑战是在基站（BS）、RIS和用户处有效地设计协作波束成形（CBF）。首先，我们研究了分数规划将加权和率（WSR）最大化问题转化为一个易于处理的优化问题。然后，采用交替优化框架将变换后的问题分解为一系列子问题，即，BS处的混合BF（HBF）、RIS处的被动BF以及用户处的合并。特别是，交替方向法的乘子算法被用来解决HBF子问题在BS。具体地说，模拟BF设计与单位模量的约束，解决了流形优化（MO），而我们得到一个封闭的形式的解决方案，数字BF设计，本质上是一个凸最小二乘问题。此外，采用原-对偶次梯度法和MO法设计了RISs端的无源波束形成和用户端的模拟合并。此外，考虑到传统CF-mMIMO系统中的沉重的通信成本，我们提出了一个部分连接的CF-mMIMO（P-CF-mMIMO）框架，以减少BS和用户之间的连接的数量。为了更好地兼顾WSR性能和网络开销，我们将P-CF-mMIMO系统中的基站选择问题转化为一个二进制整数二次规划（BIQP）问题，并提出了一种松弛的线性近似算法来处理该BIQP问题。最后，数值结果表明，我们提出的算法优于基线同行。
2022-07-06 cs.IT eess.SP math.IT
Impact of Channel Aging and Electromagnetic Interference on RIS-Assisted Cell-Free Massive MIMO Systems
本文研究信道老化与电磁干扰对RIS辅助无小区大规模MIMO系统的影响，提出两阶段信道估计与投影梯度上升算法，分别提升约10%和10%~15%的频谱效率。
2025-02-26 cs.IT math.IT
Secure Distributed RIS-MIMO over Double Scattering Channels: Adversarial Attack, Defense, and SER Improvement
本文研究了分布式 RIS 辅助 MIMO 自编码器系统在双散射信道下的对抗攻击与防御，提出基于对抗训练的防御机制，有效降低系统误符号率并增强鲁棒性。
2025-11-02 cs.IT math.IT
RIS-assisted Cell-Free Massive MIMO Systems With Two-Timescale Design and Hardware Impairments
本文研究硬件损伤下RIS辅助CF-mMIMO系统的上行传输，提出双时间尺度方案优化波束成形，推导可达速率闭式表达式并利用加速梯度上升法优化RIS相移以最大化用户速率。
2024-03-26 cs.IT eess.SP math.IT
A Unified Linear MSE Minimization MIMO Beamforming Design Based on Quadratic Matrix Programming
在本文中，我们研究了一个统一的线性收发器设计与均方误差（MSE）作为目标函数的广泛的无线系统。统一设计是基于一个优雅的数学规划技术，即二次矩阵规划（QMP）。结果表明，对于不同的无线系统，如多小区协作系统、多用户MIMO系统、MIMO认知无线电系统、放大转发MIMO中继系统，MSE最小化波束形成设计问题可以通过求解多个QMP问题来解决。给出了一个解决QMP问题的综合框架。
2013-01-09 cs.IT math.IT
Machine Learning-Based Channel Prediction for RIS-assisted MIMO Systems With Channel Aging
University of Oulu（奥卢大学）；Centre for Wireless Communications（无线通信中心）
针对 RIS 辅助 MIMO 系统在用户移动导致信道快速老化时的估计难题，提出 CNN 结合 AR 预测器的扩展信道估计框架，实现高精度、高频谱效率与低导频开销。
2024-05-09 cs.IT cs.LG eess.SP
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
Fairness-Oriented Multiple RISs-Aided MmWave Transmission: Stochastic Optimization Methods
在毫米波（mmWave）系统中，由于其对阻塞的存在的敏感性，确保通信的可靠连接是具有挑战性的。为了提高mmWave系统在随机阻塞情况下的鲁棒性，采用多个可重构智能表面（RIS）增强空间分集增益，并基于随机优化设计鲁棒波束形成，以最小化多个用户之间的最大中断概率，保证系统的公平性.在随机优化框架下，采用随机优化最小化（SMM）方法和随机逐次凸逼近（SSCA）方法，在每次迭代中构造新信道实现的确定性代理问题，得到基站处预编码矩阵和基站处无源波束形成向量的封闭解.这两种随机优化方法已被证明收敛到原来的随机问题的平稳点集。最后，仿真结果表明，与基准方案相比，所提出的鲁棒波束形成算法能够有效地补偿随机阻塞带来的性能损失，尤其是在高阻塞概率情况下。
2021-08-31 cs.IT eess.SP math.IT
Double Self-Sustainable Reconfigurable Intelligent Surfaces Aided Wireless Communications
本文研究双自持续可重构智能表面辅助的多用户MIMO系统，通过能量收集实现RIS自持续，并利用基于惩罚和逐次凸逼近的块坐标下降算法联合优化波束成形与RIS参数，显著降低基站发射功率。
2024-05-07 cs.IT math.IT
STAR-RIS-Assisted Cell-Free Massive MIMO with Multi-antenna Users and Hardware Impairments Over Correlated Rayleigh Fading Channels
本文建模含硬件损伤的多天线STAR-RIS辅助无蜂窝大规模MIMO，分析两种上行处理架构并推导SE表达式，证明增加天线、AP和RIS单元可缓解损伤，且Level 2始终优于Level 1。
2025-03-17 cs.IT eess.SP math.IT
Receiving RISs: Enabling Channel Estimation and Autonomous Configuration
本文提出一种带射频链与基带处理的半无源RIS硬件架构及基于ADMM的信道估计协议，利用信道稀疏低秩特性实现估计与自主相位配置，性能优于基准方案。
2025-06-18 cs.ET cs.IT eess.SP
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
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
Reconfigurable Intelligent Surfaces for 6G: Nine Fundamental Issues and One Critical Problem
本文概述了面向6G的可重构智能表面（RIS）技术，解答了九个基本问题以澄清误解，并针对无源RIS在强直射链路下因“乘性衰落”导致性能增益受限的关键问题，提出了有源RIS作为解决方案。
2023-05-19 cs.IT eess.SP math.IT
Closed-Form Global Optimization of Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces
针对超对角可重构智能表面（BD-RIS）缺乏全局最优散射矩阵闭式解的问题，本文推导了分组和全连接架构的闭式最优解，可在任意信道下达到理论上界，且复杂度低于现有迭代算法，适用于SISO、MIMO、MISO等多种系统。
2023-06-14 cs.IT eess.SP math.IT
A Convex Demixing Approach for Hybrid-Field Channel Estimation of XL-MIMO Systems via Atomic Norm Minimization
本文针对XL-MIMO混合场信道估计问题，在原子范数最小化框架下提出凸解混方法，通过最小化远场与近场原子范数加权和并转化为半定规划求解，实验表明其性能优于现有方法。
2025-09-23 cs.IT math.IT
Active and Passive Beamforming Designs for SER Minimization in RIS-Assisted MIMO Systems
本研究针对RIS辅助MIMO系统，推导了下行SER解析表达式，提出结合局部搜索的差分进化算法优化有源无源波束成形以最小化平均SER，仿真验证其性能优于基准方案。
2024-10-08 cs.IT eess.SP math.IT
Wideband Massive MIMO Channel Estimation via Sequential Atomic Norm Minimization
最近推出的原子范数最小化（ANM）的参数估计框架是一个有前途的候选人对无线通信中的低开销信道估计。然而，以前的工作ANM为基础的信道估计评估性能的信道与人为强加的信道路径分离，这在实践中不能保证。此外，由于大的维度，直接应用ANM框架进行大规模MIMO信道估计在计算上是不可行的。本文提出了一种低复杂度的基于自适应神经网络的宽带大规模MIMO信道估计算法，包括两个连续的步骤，第一步是在空间维度上估计信道，第二步是在频率维度上估计信道。其均方误差性能的分析特点是在紧的下限。结果表明，该算法实现了优良的性能，接近最好的，可以通过任何无偏信道估计器在低到中等数量的信道路径的制度，没有任何限制，其可分性。
2018-09-03 cs.IT math.IT
QoS Constrained Power Minimization in the Multiple Stream MIMO Broadcast Channel
本文研究了多输入多输出（MIMO）广播信道（BC）中当每个用户分配多个空间流时的最优线性发送滤波器的设计问题，并考虑了信道状态信息（CSI）在接收端是完全的，而在发送端只是部分的情况。假设部分CSI的统计模型，并利用滤波器设计。与每个用户单流的情况类似，该问题通过均方误差（MSE）对偶和干扰函数来解决。然而，每个用户包括更多的流涉及额外的复杂性级别，因为我们必须确定如何在流之间分配每个用户的速率。这样的问题是解决使用投影梯度算法。
2016-04-18 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
Transmit Power Minimization for MIMO Systems of Exponential Average BER with Fixed Outage Probability
本文研究了一种工作在MIMO衰落信道中的无线系统，该系统的发射机和接收机都知道信道状态信息。通过时空子信道选择和功率控制，旨在最小化MIMO系统的平均发射功率（ATP），同时使每个数据流的平均出错率（BER）达到指数型。在每个子信道的中断概率（OP）和平均误比特率（BER）固定的约束下，基于Q函数的传统上界和动态上界，分别推导了两种ATP的闭式表达式，它们对应于两种不同的功率分配方案。数值结果验证了理论分析的正确性，并表明动态上界功率分配方案比传统上界功率分配方案能获得更大的功率节省。
2014-03-26 cs.IT math.IT
Cooperative Reflection Design with Timing Offsets in Distributed Multi-RIS Communications
这封信调查了一个无线通信系统部署分布式可重构智能表面（RISs）。现有的工作都假设，完美的定时同步之间的所有合作的RIS。从实用角度考虑，我们首先研究了考虑定时同步误差的多RIS辅助通信系统的合作反射设计。我们的目标是最小化的均方误差的恢复数据的定时偏移的存在下，受到单位模量的限制施加在相位的RIS。为了处理这个复杂的非凸问题，我们开发了一个计算效率高的算法的基础上的优化最小化框架，其中的RIS相移矩阵和定时偏移均衡器分别开发在一个半封闭的形式和封闭的形式。数值算例验证了所提出的设计与各种方案相比性能的提高。
2021-07-27 cs.IT eess.SP math.IT
Resource Allocation for Cost Minimization in Limited Feedback MU-MIMO Systems with Delay Guarantee
针对有限反馈的延迟敏感多用户MIMO广播系统，设计了一种资源分配框架。考虑到发射功率和反馈带宽的稀缺性和相互关联性，必须以联合和有效的方式优化这两种资源，同时满足延迟QoS要求。基于有效带宽理论，我们首先得到了一个封闭的形式表示的平均违反概率相对于一个给定的延迟要求作为发送功率和反馈信道的码本大小的函数。通过最小化总资源代价，我们推导出一种最优的联合资源分配方案，该方案可以根据系统的特性灵活地调整发射功率和反馈带宽。通过渐近分析，给出了几种简单的资源分配方案。最后，数值结果验证了理论分析的正确性.
2013-11-05 cs.IT math.IT
Massive MIMO under Double Scattering Channels: Power Minimization and Congestion Controls
研究了双散射信道下的大规模MIMO系统。我们推导出一个封闭形式的表达的上行链路遍历频谱效率（SE），利用最大比合并技术与不完美的信道状态信息。然后，我们制定和解决的总上行链路数据功率优化问题，旨在同时满足所需的SE从所有用户的有限的功率资源。我们还提出了算法，以应付拥塞问题时出现的至少一个用户服务的SE比要求低。数值结果表明，我们提出的功率优化的有效性。更重要的是，我们提出的业务处理算法可以保证所需的SE下拥塞的许多用户，即使当SE的要求很高。
2021-02-10 cs.IT 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 MIMO Systems: A Partially Decoupled Atomic Norm Minimization Approach
针对RIS辅助MIMO系统信道估计的挑战，提出部分解耦原子范数最小化框架及其改进算法RPDANM-APC，利用三维角度稀疏性降低复杂度，在减少训练开销和运行时间的同时显著提升估计精度。
2024-07-29 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Transmit and Circuit Power Minimization in Massive MIMO with Downlink SINR Constraints: When to Turn on Massive MIMO?
在这项工作中，我们考虑了多小区多输入多输出（MIMO）系统的下行链路，并找到联合最佳数量的基站（BS）天线和传输功率，最大限度地减少功耗，同时满足每个用户的有效信号干扰噪声比（SINR）的约束和BS的功率约束。不同于以往的工作，我们考虑的功耗模型，同时考虑传输和硬件消耗的功率。我们制定了单细胞和多细胞系统的联合优化问题。封闭形式的表达式的最佳数量的BS天线和发射功率推导出单小区的情况下。对多小区情况的分析表明，增加任何小区中的BS天线的数量总是在可行性和总辐射功率方面提高整个系统的性能。这项工作的一个关键贡献是表明，联合优化问题可以放松作为一个几何规划问题，可以有效地解决。该解决方案可以在实践中用于根据业务负载变化来打开和关闭天线。大量的功率节省证明了模拟。
2019-02-21 cs.IT math.IT
Minimization of Secrecy Outage Probability in Reconfigurable Intelligent Surface-Assisted MIMOME System
本文研究了可重构智能表面（RIS）辅助的多输入多输出多天线窃听（MIMOME）信道中的物理层安全（PLS）问题。现有的研究忽略了当窃听者的瞬时信道状态信息（CSI）未知时无法计算保密率的问题。此外，没有保密率表达式，波束形成和移相器优化PLS增强的目的是不可用的。为了解决这些问题，我们首先给出了任何波束形成向量和相移矩阵的秘密中断概率的表达式作为RIS辅助PLS度量，该度量是基于窃听者的统计CSI测量的。然后，借助该表达式，我们制定了保密中断概率的最小化问题，通过交替优化波束形成向量和相移矩阵来解决。在单天线发射机或单天线合法接收机的情况下，所提出的交替优化（AO）方案可以被简化以降低计算复杂性。最后，它表明，与目前的RIS辅助PLS系统相比，所提出的方法的保密中断概率显着降低。
2022-04-30 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Power Minimization in the Downlink of THP-based Spatial Multiplexing MIMO-OFDMA Systems
在这项工作中，我们处理空间复用MIMO-OFDMA系统的下行链路中的资源分配。特别是，我们集中在问题上的联合优化的发送和接收处理矩阵，信道分配和功率分配的目标，最大限度地减少总功耗，同时满足不同的服务质量要求。一个分层的体系结构中使用的用户首先被划分在不同的组的基础上，他们的信道质量，然后信道分配和收发器的设计顺序地解决从一组用户最不利的信道条件。在基站处使用在用户级操作的Tomlinson-Harashima预编码器来去除属于不同组的用户之间的多用户干扰。数值结果被用来突出所提出的解决方案的有效性，并与现有的替代品进行比较。
2014-04-18 cs.IT math.IT
On Weighted MSE Model for MIMO Transceiver Optimization
均方误差（MSE）是多输入多输出（MIMO）通信设计和分析中使用最广泛的性能指标之一。加权MSE最小化是MSE最小化的一种更一般的形式，在MIMO收发器优化中起着重要的作用。虽然这个问题有很长的历史，并已被广泛研究，现有的治疗方法在解决加权MSE优化或多或少零星和非系统的。本文首先回顾了求解加权均方误差最小化问题的两种主要方法：拉格朗日乘子法和基于优化理论的方法，以及它们的一般步骤。指出了现有文献中所忽略或掩盖的一些问题和局限性。这些问题对于相应的MIMO收发器优化是基本的和至关重要的。此外，提出了一种新的扩展矩阵场加权均方误差模型。详细讨论了它的解决方案和应用。与现有模型相比，该模型具有更广泛的应用，例如，非线性MIMO收发器设计和用于一般MIMO网络的容量最大化收发器设计。
2016-09-30 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface-Empowered MIMO Systems
可重构智能表面（RIS）辅助通信由于其在实现成本和端到端系统性能方面的诱人优势而成为未来无线通信系统的一个有希望的候选者。本文提出了两种新的基于RISs的多输入多输出（MIMO）系统设计，以提高现有MIMO通信系统的性能和频谱效率。垂直贝尔实验室分层空时（VBLAST）和Alamandro的计划已被认为是在这项研究中，并提出了基于RIS的简单收发器架构。对于基于VBLAST的新系统，RIS用于增强基于零和消除的次优检测过程的性能，以及通过调整RIS元素的相位来传送额外的比特，从而显著地提高频谱效率。此外，RIS元件已被利用，以便重新设计在发射机侧具有单个射频（RF）信号发生器的Alamanti方案，并增强其误比特率（BER）性能。蒙特卡洛模拟显示我们的系统设计的有效性，它已被证明，他们优于参考方案的BER性能和频谱效率。
2020-08-10 cs.IT eess.SP math.IT
