Low-Complexity Planar Beyond-Diagonal RIS Architecture Design Using Graph Theory
Imperial College London（帝国理工学院）；University of Macau（澳门大学）
本文利用图论设计平面连接RIS架构，旨在通过优化连接方式降低复杂度，提升性能。
2026-05-01 cs.IT eess.SP math.IT
A Dynamic Grouping Strategy for Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces with Hybrid Transmitting and Reflecting Mode
本文提出一种基于CSI动态分组的BD-RIS架构，采用置换块对角散射矩阵，并通过高效算法优化，在多用户MISO系统中性能优于固定分组架构。
2023-06-20 cs.IT eess.SP math.IT
Wideband Channel Capacity Maximization With Beyond Diagonal RIS Reflection Matrices
本文研究超越对角RIS在宽带信道中的容量最大化问题，提出一种优化BD-RIS配置的新算法，并证明其在无静态路径或低莱斯κ因子条件下优于传统RIS。
2024-04-01 cs.IT eess.SP math.IT
Beyond Diagonal RIS Design for Parameter Estimation With and Without Eavesdropping
本文针对直达链路阻塞且可能存在窃听者的场景，提出利用超对角可重构智能表面（BD-RIS）辅助参数估计，通过优化BD-RIS响应矩阵最大化目标接收机Fisher信息并限制窃听者估计能力，数值结果验证其优于传统对角RIS。
2025-05-09 cs.IT eess.SP math.IT
Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces with Mutual Coupling: Modeling and Optimization
本文针对BD-RIS辅助无线通信系统，考虑RIS元件间互耦，推导了通信模型并提出通用优化算法以最大化信道增益，数值验证表明互耦越大，BD-RIS较传统RIS增益越大。
2024-05-24 cs.IT eess.SP math.IT
Static Grouping Strategy Design for Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces
本文针对超对角可重构智能表面，提出基于信道统计量的静态分组策略，在单用户和多用户系统中优化分组，实现和速率最高提升60%。
2024-05-07 cs.IT eess.SP math.IT
A Low-Complexity Beamforming Design for Beyond-Diagonal RIS aided Multi-User Networks
针对超越对角可重构智能表面（BD-RIS）辅助多用户网络，提出闭式无源波束成形解及两阶段联合有源/无源波束成形框架，以低复杂度提升和速率。
2023-12-26 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces Relying on Non-Diagonal Phase Shift Matrices
可重构智能表面（RIS）作为未来无线通信的一种潜在技术，能够智能地改善信号传播环境，已得到广泛的研究。在常规设计中，每个RIS元件独立于所有其他RIS元件来配置和反射其接收信号，这导致对角相移矩阵。相比之下，我们提出了一种新的RIS架构，其中入射到一个元件上的信号可以在适当的相移调整后从另一个元件反射，这增加了RIS相移设计的灵活性，因此，潜在地提高了系统性能。所得的RIS相移矩阵也具有非对角元素，与传统设计的纯对角结构相反。与现有技术的全连接/组连接RIS结构相比，我们提出的RIS结构具有更低的复杂度，同时获得比组连接RIS结构更高的信道增益，并且接近全连接RIS结构。我们制定和解决的问题，最大限度地提高我们提出的RIS架构的可实现的速率，通过联合优化发射波束成形和非对角相移矩阵的基础上交替优化和半定松弛（SDR）的方法。推导了信道增益、中断概率和误码率的解析表达式。仿真结果表明，我们提出的RIS架构的结果在可实现的速率方面的改进性能相比，传统的架构，无论是在单用户以及在多用户的情况下。
2022-03-15 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
Transmitter Side Beyond-Diagonal RIS for mmWave Integrated Sensing and Communications
本文提出一种发射端BD-RIS辅助的毫米波ISAC架构，并设计两阶段算法联合优化数字波束成形与散射矩阵，实现通信和感知性能的双重提升。
2024-04-26 cs.IT eess.SP math.IT
A physics-compliant diagonal representation for wireless channels parametrized by beyond-diagonal reconfigurable intelligent surfaces
本文提出BD-RIS参数化信道的物理一致对角表示，将控制电路分解为静态SLC和可调IL，使现有D-RIS算法可直接用于BD-RIS系统级优化，并通过实验案例验证其可行性。
2024-12-29 cs.IT eess.SP math.IT
A Tutorial on Beyond-Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces: Modeling, Architectures, System Design and Optimization, and Applications
Imperial College London（帝国理工学院）
本教程介绍超越对角重构智能表面的建模、设计、优化及应用，探讨其在通信、传感和功率传输中的潜力。
2025-12-22 cs.IT eess.SP math.IT
Wideband Modeling and Beamforming for Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces
本文提出一种简洁的 BD-RIS 宽带模型，并基于该模型设计 OFDM 系统下的波束成形算法以最大化平均速率，仿真验证了宽带建模的重要性。
2024-03-19 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Active and Passive Beamforming Optimization for Beyond Diagonal RIS-aided Multi-User Communications
针对超对角RIS辅助多用户通信中现有联合波束成形优化算法复杂度高或性能损失大的问题，提出基于迭代闭式解交替优化有源无源波束成形的高效框架，在保证次优性能的同时显著降低复杂度。
2025-01-17 cs.IT eess.SP math.IT
Pareto Frontier for the Performance-Complexity Trade-off in Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces
本文推导了超越对角线可重构智能表面（BD-RIS）中性能与电路复杂度权衡的帕累托前沿表达式，并描述了达到该前沿的最优架构。
2023-08-30 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation for Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces with Group-Connected Architectures
本文针对组连接架构的BD-RIS辅助MISO系统，提出基于LS的信道估计策略与最优BD-RIS设计，理论保证达到MSE下界，并通过仿真验证有效性。
2024-05-24 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces 2.0: Beyond Diagonal Phase Shift Matrices
针对传统RIS 1.0波束调控灵活性不足的问题，本文提出超越对角相移矩阵的RIS 2.0（BD-RIS），完成建模分类与性能仿真，总结其多维度优势并探讨应用场景与未来研究方向。
2023-10-10 cs.IT eess.SP math.IT
STAR Beyond Diagonal RISs with Amplification: Modeling and Optimization
SnT, University of Luxembourg（卢森堡大学 SnT）；National and Kapodistrian University of Athens（雅典国立卡波迪斯特里阿斯大学）；University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）；University of Padua（帕多瓦大学）
本文提出了一种具有放大和无损耗功率分裂的STAR BD-RIS模型，通过解耦放大、反射/传输分裂和超越对角耦合，实现下行链路总速率最大化，并通过交替优化框架和Riemannian梯度步骤提升优化效率。
2026-03-06 cs.IT eess.SP math.IT
Discrete-Value Group and Fully Connected Architectures for Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces
针对超越对角RIS连续值散射矩阵难以实现的问题，提出标量离散和矢量离散两种离散值分组与全连接架构，通过离线码本设计最小化离散化失真，发现矢量离散性能更优且全连接架构仅需1比特即可逼近性能上界。
2023-07-28 cs.IT eess.SP math.IT
Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surface Enabled Sensing: Cramer-Rao Bound Optimization
针对BD-RIS在6G感知中的增益未知问题，本文在酉矩阵约束下推导了目标到达角估计的CRB，并基于自适应黎曼最速上升算法提出优化方案以最小化CRB，实现了更优的目标定位感知性能。
2025-08-15 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Overhead Channel Estimation Framework for Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Multi-User MIMO Communication
针对非对角可重构智能表面（BD-RIS）辅助多用户MIMO系统中信道估计开销大的问题，本文基于级联信道的缩放特性提出低开销框架，刻画无噪声下最小开销并设计两阶段估计方法，显著降低了估计开销。
2025-04-15 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming Design for Beyond Diagonal RIS-Aided Cell-Free Massive MIMO Systems
本文提出了一种基于超对角RIS的混合波束成形设计方法，通过交替优化算法和R-L-BFGS算法提升CF mMIMO系统的覆盖和空间复用性能。
2025-11-29 cs.IT eess.SP math.IT
Optimization of Rate-Splitting Multiple Access in Beyond Diagonal RIS-assisted URLLC Systems
本文提出面向BD-RIS辅助URLLC系统的RSMA通用优化框架，证明过载下RSMA与RIS互补，且BD-RIS优于常规RIS，RSMA增益随用户数增加、天线数减少而提升。
2023-10-13 cs.IT eess.SP math.IT
On Channel Estimation for Group-Connected Beyond Diagonal RIS Assisted Multi-User MIMO Communication
The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）；Imperial College London（帝国理工学院）
本文提出了一种高效的两阶段信道估计协议，用于组连通超对角线RIS辅助多用户MIMO通信，通过减少信道估计维度来提升估计精度。
2026-02-24 cs.IT eess.SP math.IT
Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces in Wideband OFDM Communications: Circuit-Based Modeling and Optimization
针对宽带OFDM系统，提出基于电路模型的BD-RIS频率相关建模方法，并联合优化BD-RIS与功率分配以最大化平均速率，仿真证明BD-RIS优于传统RIS且宽带建模影响随电路复杂度增大而显著。
2025-01-20 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
Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces: A Multi-Sector Mode Enabling Highly Directional Full-Space Wireless Coverage
可重构智能表面（RIS）由于其通过近被动可重构元件来操纵传播环境的潜力而获得了很大的关注。在我们以前的工作中，我们分析并提出了一个超越对角RIS（BD-RIS）模型，它不限于传统的对角相移矩阵，统一不同的RIS模式/架构。在本文中，我们创建了一个新的分支BD-RIS支持多部门模式。多扇区BD-RIS被建模为连接到多端口组连接的可重构阻抗网络的多个天线。更具体地，天线被划分为$L$（$L \ge 2$）扇区，并且被布置为多边形棱柱，其中每个扇区覆盖$1/L$空间。与近年来提出的智能全向（或同时发射和反射RIS）的概念不同，多扇区BD-RIS不仅可以实现全空间覆盖，而且由于每个扇区的高方向性波束，可以获得显著的性能增益。利用所提出的模型，我们首先推导出多扇区BD-RIS辅助单用户系统的接收信号功率的比例律。然后，我们提出了有效的波束形成设计算法，以最大限度地提高多扇区BD-RIS辅助多用户系统的总速率。仿真结果验证了所提出的设计的有效性，并证明了所提出的多扇区BD-RIS的性能增强。
2023-03-28 cs.IT eess.SP math.IT
Transmitter Side Beyond-Diagonal Reconfigurable Intelligent Surface for Massive MIMO Networks
本研究提出基站侧部署非对角反射智能表面（BD-RIS）的策略，结合新型流形算法优化BD-RIS系数与功率控制系数，以最大化时分双工大规模MIMO网络的最小频谱效率，数值验证其性能优于传统传输方案。
2023-07-19 cs.IT eess.SP math.IT
Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces Utilizing Graph Theory: Modeling, Architecture Design, and Optimization
基于图理论提出BD-RIS的建模、架构设计与优化，开发了树连接和森林连接两种新架构，在保持性能的同时显著降低了电路复杂度。
2024-02-20 cs.IT eess.SP math.IT
Localized and Distributed Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces with Lossy Interconnections: Modeling and Optimization
本文针对传统RIS覆盖有限的问题，提出分布式超越对角线RIS（BD-RIS）模型，通过传输线理论建模损耗互连，并优化其性能，数值显示分布式BD-RIS在低损耗下仍比传统RIS有数量级增益。
2025-02-27 cs.IT eess.SP math.IT
Rate Region of RIS-Aided URLLC Broadcast Channels: Diagonal versus Beyond Diagonal Globally Passive RIS
本文研究RIS辅助URLLC广播信道的有限块长速率区域，比较LP D-RIS、GP D-RIS与GP BD-RIS，表明BD-RIS性能更优但增益随单元数增加而下降。
2024-10-28 eess.SP
Beyond Diagonal IRS Aided OFDM: Rate Maximization under Frequency-Dependent Reflection
本文研究超越对角智能反射面辅助的OFDM系统，针对频率相关反射导致的子载波间耦合，建模并联合优化电容矩阵与功率分配以最大化可达速率，提出交替优化与逐次凸近似算法，数值验证其优越性。
2025-09-08 cs.IT eess.SP math.IT
Optimizing Rate-CRB Performance for Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surface Enabled ISAC
本文研究BD-RIS辅助的ISAC系统，通过设计基站波束成形和RIS散射矩阵最大化用户总速率并满足定位CRB约束，提出基于对数障碍的黎曼最速上升法求解，验证了其性能优势。
2025-08-15 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation and Beamforming for Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces
本文针对BD-RIS辅助多天线系统，提出基于最小二乘的信道估计策略及联合导频序列与BD-RIS设计，保证最小均方误差，并给出两种场景下的波束赋形算法，仿真验证了其有效性。
2024-06-10 cs.IT eess.SP math.IT
Spectral-Energy Efficiency Tradeoff of Nearly-Passive RIS in MIMO URLLC Downlink: Diagonal vs. Beyond Diagonal
本文研究了近被动RIS在MIMO URLLC下行链路中的频谱效率与能量效率权衡，发现GNP BD-RIS在频谱效率上表现最佳，但其能量效率受电路功率影响较大。
2025-12-01 eess.SP
Non-Reciprocal Beyond Diagonal RIS: Multiport Network Models and Performance Benefits in Full-Duplex Systems
本文首次研究非互易BD-RIS在全双工系统中的性能，基于多端口电路理论建模并给出上下行同时最优通信的理论条件，证明其相比互易表面能显著提升系统性能。
2025-05-07 cs.IT eess.SP math.IT
A Novel Q-stem Connected Architecture for Beyond-Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces
针对非对角可重构智能表面（BD-RIS）电路与计算复杂度高、性能与复杂度权衡研究不足的问题，提出整合多连接特性的Q-stem连接架构及两种散射矩阵设计算法，该架构可达到全连接RIS性能且降低电路复杂度，算法性能优于或媲美基线且复杂度更低。
2024-11-27 cs.IT eess.SP math.IT
Beyond-Diagonal RIS Prototype and Performance Evaluation
该研究研发了首个具备可重构单元间连接的反射式BD-RIS实验原型，通过富散射环境实验验证了单元间连接的作用，还明确了硬件约束对性能、连接增益及互耦优化重要性的影响。
2025-05-19 cs.IT eess.SP math.IT
Active Beyond-Diagonal Reconfigurable Intelligent Surface with Hybrid Transmitting and Reflecting Mode
The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州））；University of Macau（澳门大学）
本文提出了一种具有混合发射和反射模式的主动非对角可重构智能表面，通过统一优化框架提升多用户通信系统的总速率。
2026-04-15 cs.IT eess.SP math.IT
Lossy Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces: Modeling and Optimization
本文提出有损BD-RIS模型及ADMM优化算法，用于SISO和MU-MISO系统，仿真表明有损情况下最优架构与无损情况不同，分组连接BD-RIS在高损耗SISO中可优于全连接和树连接。
2025-11-07 cs.IT eess.SP math.IT
Synergizing Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surface and Rate-Splitting Multiple Access
本文研究RSMA与BD-RIS的协同，在多用户MISO系统中不完美CSI下联合设计发射预编码器与BD-RIS矩阵以最大化平均和速率，仿真表明该方案优于SDMA并有效减少收发天线数。
2024-01-04 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Transmit Beamforming and Reflection Optimization for Beyond Diagonal RIS Aided Multi-Cell MIMO Communication
The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）
针对6G超密集多小区MIMO的干扰问题，本文提出BD-RIS辅助下联合优化发射波束赋形与反射矩阵的AO算法，可最大化加权和速率，性能优于基准方案。
2026-10-14 cs.IT eess.SP math.IT
MIMO Channel Shaping and Rate Maximization Using Beyond-Diagonal RIS
本文研究超越对角（BD）RIS 在点对点 MIMO 信道整形中的潜力，推导了通信自由度等性能紧界，提出高效数值优化及交替优化方法，证明 BD-RIS 相较传统对角 RIS 能以更低发射功率显著提升数据速率、可收集功率及物理层安全。
2025-09-15 cs.IT eess.SP math.IT
Beyond Diagonal RIS-Aided Wireless Communications Systems: State-of-the-Art and Future Research Directions
本文系统综述了BD-RIS的建模方法、结构特性、应用场景及与新兴技术的集成，并总结了关键挑战与未来研究方向，旨在揭示其在未来无线通信系统中的变革潜力。
2025-03-11 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
Beyond Diagonal RIS in Multiuser MIMO: Graph Theoretic Modeling and Optimal Architectures with Low Complexity
针对多用户MIMO中BD-RIS架构设计问题，通过图论建模确定了一类达到全连接性能但复杂度仅为O(ND)的最优架构，并提出了两种新型低复杂度实现。
2025-09-10 cs.IT eess.SP math.IT
Cell-Free Massive MIMO SWIPT with Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces
本文研究将非对角可重构智能表面（BD-RISs）集成到无蜂窝大规模MIMO（CF-mMIMO）系统以支持SWIPT，提出分析框架评估信息用户频谱效率和能量用户收集能量，启发式散射矩阵设计显著提升性能。
2025-08-20 cs.IT eess.SP math.IT
Beyond Diagonal RIS-assisted MIMO Transmission: Beamforming Gain and Capacity Optimization
本文提出超越对角RIS技术，通过波束成形增益和容量优化提升MIMO下行通信的频谱效率和覆盖范围。
2025-12-09 eess.SP
Individual Channel Estimation for Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces
本文提出了一种针对超对角可重构智能表面的个体信道估计框架，通过全双工和最小二乘方法分别估计静态BS-RIS信道和动态RIS-用户信道，提升估计精度并降低试点开销。
2025-12-05 eess.SP
Beyond-Diagonal RIS Under Non-Idealities: Learning-Based Architecture Discovery and Optimization
Department of Electrical and Electronic Engineering, Imperial College London（电气与电子工程系，帝国理工学院伦敦分校）
研究非理想BD-RIS性能与电路复杂度权衡问题，提出基于学习的两层架构发现框架LTTADF，由架构生成器和性能优化器联合发现最优架构，有效探索大架构空间，避免陷入局部最优，为其部署提供有价值见解。
2026-07-22 cs.AI cs.IT eess.SP
Optimization of Beyond Diagonal RIS: A Universal Framework Applicable to Arbitrary Architectures
Imperial College London（帝国理工学院）；Kyung Hee University（庆熙大学）
提出一种与架构无关的BD-RIS优化框架，通过导纳矩阵约束和部分近端ADMM算法，实现MU-MISO系统中和速率最大化与发射功率最小化，性能与计算效率优于现有方法。
2026-07-02 cs.IT eess.SP math.IT
A Family of Hybrid Beyond-Diagonal RIS Architectures: Design and Performance Analysis
Department of Electrical and Computer Engineering, University of Cyprus（塞浦路斯大学电气与计算机工程系）
本文提出一种混合超越对角RIS架构家族，通过结合主动/被动设计提升信噪比，减少反射放大器使用量。
2026-05-07 eess.SP
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
Cell-Free Massive MIMO SWIPT with Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces
本文研究将超越对角可重构智能表面集成到无蜂窝大规模MIMO系统中以增强无线携能通信，通过联合优化接入点选择、功率控制和散射矩阵设计，实现了相比传统对角RIS最高七倍的能量收集增益。
2025-08-19 cs.IT eess.SP math.IT
