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智能反射面辅助的两跳中继无线供电通信网络吞吐量最大化研究

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通信学报 2022年第9期43卷 90-99页

作者：杨震冯璇吕斌南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003

为了提高基于中继的无线供电通信网络(WPCN)的能量和信息传输效率,提出了双智能反射面(IRS)辅助的两跳中继无线传输方案。其中,IRS1和IRS2分别放置在混合中继节点(HRN)与用户、HRN和基站(BS)之间,使BS和HRN、HRN和用户之间构成反射链路... 详细信息

为了提高基于中继的无线供电通信网络(WPCN)的能量和信息传输效率,提出了双智能反射面(IRS)辅助的两跳中继无线传输方案。其中,IRS1和IRS2分别放置在混合中继节点(HRN)与用户、HRN和基站(BS)之间,使BS和HRN、HRN和用户之间构成反射链路,从而提高HRN到用户的能量传输、用户到HRN的数据传输和HRN到BS的数据转发效率。为了最大化系统吞吐量,考虑了能量、数据传输和数据转发的时间调度、IRS的相位和用户的传输功率的联合优化问题。为了解决该非凸优化问题,提出了高效的交替优化算法,从而求得该问题的次优解。此外,分析了所提算法的收敛性和计算复杂度。仿真结果表明,IRS能够有效提升基于中继的WPCN的吞吐量。此外,所提最优传输方案下的系统性能优于其他对照方案。

关键词：智能反射面中继无线供电通信网络相移优化能量传输

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智能反射面室内部署的位置规划方法

电子与信息学报 2024年第4期46卷 1314-1320页

作者：王文鼐耿心怡余锦涵吴炜王斌南京邮电大学通信与信息工程学院南京210003

智能反射面(IRS/RIS)应用于实际无线通信系统时,如何优选布放位置及面板取向,是提升技术实效所面临的主要问题之一。RIS布放的数学规划问题,不仅有优化目标的设计,还要考虑通信环境的建筑物分布和可选部署面的有效散射截面。相比于室外... 详细信息

智能反射面(IRS/RIS)应用于实际无线通信系统时,如何优选布放位置及面板取向,是提升技术实效所面临的主要问题之一。RIS布放的数学规划问题,不仅有优化目标的设计,还要考虑通信环境的建筑物分布和可选部署面的有效散射截面。相比于室外较为开放的空间,RIS的室内部署存在更多限制性条件。针对室内既有墙面的RIS布放,该文设计了多终端接入选址规划模型和等价问题。为约化其非线性计算,通过单终端退化分析,给出目标函数的卡西尼卵形线分布特征,证明RIS布放范围限于各终端及基站在部署面投影的重叠区,提出基于对半搜索法的高效启发式算法。数值仿真了2种复杂室内结构的多终端接入场景,结果表明所提算法不仅有显著加速效益,还可扩展用于多RIS网络规划。

关键词：智能反射面室内部署位置规划算法设计

智能反射面赋能的联邦边缘学习及其在车联网中的应用

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通信学报 2023年第10期44卷 46-57页

作者：王平杨志伟李贺举同济大学电子与信息工程学院上海201804 上海自主智能无人系统科学中心上海201210

针对无线链路和数据分布的异构性导致在FEEL训练中很难实现无线通信和模型精度的最佳权衡的问题,提出了一种智能反射面(RIS)赋能的空中联邦边缘学习系统,其利用智能反射面的信道可重构性自适应地配置信号传播环境,并利用空中计算实现联... 详细信息

针对无线链路和数据分布的异构性导致在FEEL训练中很难实现无线通信和模型精度的最佳权衡的问题,提出了一种智能反射面(RIS)赋能的空中联邦边缘学习系统,其利用智能反射面的信道可重构性自适应地配置信号传播环境,并利用空中计算实现联邦边缘学习模型的快速聚合。具体来说,首先刻画无线信道和数据异构影响下的联邦优化算法收敛行为,并以此构造统一的无线资源优化问题,通过联合设计收发端波束成形方案和RIS相移来优化学习性能。仿真结果验证了所提方案的有效性,并证明RIS可以在数据异构前提下提高空中联邦边缘学习系统准确性。最后,探讨了其在车联网中应用的可能性。

关键词：联邦边缘学习数据异构智能反射面空中计算收敛分析车联网

智能反射面辅助的STBC-NOMA系统性能分析

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电子学报 2023年第8期51卷 2058-2066页

作者：李素月孟凡一王安红太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024

智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)技术以其低成本、灵活部署、易于融合其他关键技术的优势吸引了无线通信学术界和工业界的极大关注.传统的空时分组码(Space-Time Block Coding,STBC)与非正交多址接入(Non-Orthogonal Mu... 详细信息

智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)技术以其低成本、灵活部署、易于融合其他关键技术的优势吸引了无线通信学术界和工业界的极大关注.传统的空时分组码(Space-Time Block Coding,STBC)与非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)方案的巧妙结合(STBC-NOMA)已被证明能够有效地提高系统的鲁棒性和吞吐量.鉴于此,本文提出一种新的IRS辅助的STBC-NOMA系统的传输框架(IRS-STBC-NOMA). IRS辅助系统给远近不同的两个用户传输信号.采用两个分割的IRS实现STBC传输并利用IRS的相移设计实现发射信号控制,分别推导了所提出传输框架下每个用户的中断概率和遍历速率的闭合表达式;基于所得的分析表达式,给出了渐近或单调的理论分析,之后通过蒙特卡洛仿真进行了对比验证.与现有的STBC-NOMA方案相比,所提IRS-STBC-NOMA方案的中断性能和遍历速率均获得显著提升.

关键词：空时分组码非正交多址智能反射面中断概率遍历速率

智能反射面辅助的无线网络加权和速率优化设计

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国防科技大学学报 2023年第6期45卷 56-63页

作者：牛和昊林志王勇王磊赵青松国防科技大学电子对抗学院安徽合肥230037 国防科技大学电子制约技术安徽省重点实验室安徽合肥230037

针对智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)辅助的无线网络传输设计的目标是通过联合设计基站处的发送波束形成向量和IRS的反射系数,在满足基站发射功率和IRS单位模约束的条件下,使多个地面用户的加权和速率最大化。为了求解... 详细信息

针对智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)辅助的无线网络传输设计的目标是通过联合设计基站处的发送波束形成向量和IRS的反射系数,在满足基站发射功率和IRS单位模约束的条件下,使多个地面用户的加权和速率最大化。为了求解非凸的目标函数,提出一种交替优化方法,其中采用黎曼流形梯度(Riemannian manifold gradient,RMG)方法来优化反射系数,使用二分搜索法优化发送波束形成向量。此外,为了降低RMG方法的复杂度,设计了一种智能元素块坐标下降方法。仿真结果验证了所提算法的有效性,并且表明通过优化设计反射系数,IRS可显著提高无线网络的频谱效率。

关键词：智能反射面加权和速率优化黎曼流形梯度算法智能元素块坐标下降方法

智能反射面辅助的多入单出共生无线电鲁棒安全资源分配算法

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电子与信息学报 2024年第4期46卷 1203-1211页

作者：吴翠先周春宇徐勇军陈前斌重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 数智化通信新技术应用研究中心重庆400065 移动通信技术重庆市重点实验室重庆400065

针对信道不确定性影响、无线信息泄露和障碍物阻挡导致通信质量下降等问题,该文提出一种基于智能反射面(RIS)辅助的多输入单输出(MISO)共生无线电(SR)鲁棒安全资源分配算法。考虑主用户的安全速率约束、次用户的最小速率约束、RIS最小... 详细信息

针对信道不确定性影响、无线信息泄露和障碍物阻挡导致通信质量下降等问题,该文提出一种基于智能反射面(RIS)辅助的多输入单输出(MISO)共生无线电(SR)鲁棒安全资源分配算法。考虑主用户的安全速率约束、次用户的最小速率约束、RIS最小能量收集约束,基于有界信道不确定性,建立了一个联合主被动波束赋形优化的资源分配问题。利用半正定松弛、S-procedure和变量替换法将含参数摄动的非凸问题转化为确定性的凸优化问题,并提出一种基于半正定松弛的鲁棒资源分配算法。仿真结果表明,与现有算法相比,该文算法具有较好的收敛性和鲁棒性。

关键词：共生无线电不完美信道状态信息智能反射面物理层安全

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智能反射面辅助的未来无线通信:现状与展望

航空学报 2022年第2期43卷 198-212页

作者：朱政宇王梓晅徐金雷王忠勇王宁郝万明郑州大学信息工程学院郑州450001 郑州大学河南先进技术研究院郑州450001 宁夏大学宁夏光伏材料重点实验室银川750021

随着元材料和元表面等相关研究的进一步发展,智能反射面(IRS)的概念被提出。IRS利用集成在平面上的大量无源反射元件通过软件编程智能地配置无线传播环境,从而达到提高无线通信系统性能的目的,相对于传统的中继系统具有成本低、功耗低... 详细信息

随着元材料和元表面等相关研究的进一步发展,智能反射面(IRS)的概念被提出。IRS利用集成在平面上的大量无源反射元件通过软件编程智能地配置无线传播环境,从而达到提高无线通信系统性能的目的,相对于传统的中继系统具有成本低、功耗低、易部署等特点。因此,IRS及IRS辅助无线通信是未来通信领域发展的重要技术之一。通过对现有IRS研究现状的调查和整理,从IRS的基本概念、发展历程、特性优势和IRS辅助无线通信的基本概念、研究方向等方面,详细介绍了IRS与IRS辅助无线通信的发展与应用。最后对IRS未来的发展进行展望。

关键词：智能反射面无线通信第六代移动通信技术(6G) 大规模天线阵列物联网

智能反射面辅助的多天线通信系统鲁棒安全资源分配算法

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电子与信息学报 2024年第1期46卷 165-174页

作者：徐勇军符加劲黄琼黄东重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 重庆金美通信有限责任公司重庆400030 贵州大学现代制造技术教育部重点实验室贵阳550025

为了解决蜂窝通信系统中因窃听者、障碍物阻挡和信道不确定性导致安全性低和传输质量差的问题,该文提出一种智能反射面(IRS)辅助的多天线通信系统鲁棒安全资源分配算法。首先,考虑合法用户的安全速率约束、最大发射功率约束和IRS相移约... 详细信息

为了解决蜂窝通信系统中因窃听者、障碍物阻挡和信道不确定性导致安全性低和传输质量差的问题,该文提出一种智能反射面(IRS)辅助的多天线通信系统鲁棒安全资源分配算法。首先,考虑合法用户的安全速率约束、最大发射功率约束和IRS相移约束,基于有界信道不确定性,建立了一个联合优化基站主动波束、IRS被动波束的鲁棒资源分配问题。然后,利用S-程序、连续凸近似、交替优化和罚函数等方法对含参数摄动的原非凸问题进行转换,得到可直接求解的确定性凸优化问题。最后,提出一种基于迭代的鲁棒能效最大化算法。仿真结果表明,该文算法具有较好的能效和较强的鲁棒性。

关键词：智能反射面多天线通信系统鲁棒性安全通信

智能反射面辅助及人工噪声增强的无线隐蔽通信

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电子与信息学报 2022年第7期44卷 2392-2399页

作者：周小波于辉彭旭武庆庆朱泽德辜丽川安徽农业大学信息与计算机学院合肥230036 阜阳师范大学物理与电子工程学院阜阳236037 澳门大学智慧城市物联网国家重点实验室中国澳门999078 中国科学院合肥物质科学研究院合肥230031

该文考虑一种智能反射面(IRS)辅助及人工噪声(AN)增强的无线隐蔽通信以提升隐蔽传输性能。首先,分析了Willie的探测性能并给出了总的最小探测错误概率下界表达式。在此基础之上,构建以最大化有效吞吐量为目标函数,以隐蔽需求和最大AN发... 详细信息

该文考虑一种智能反射面(IRS)辅助及人工噪声(AN)增强的无线隐蔽通信以提升隐蔽传输性能。首先,分析了Willie的探测性能并给出了总的最小探测错误概率下界表达式。在此基础之上,构建以最大化有效吞吐量为目标函数,以隐蔽需求和最大AN发射功率为约束的优化问题。该优化问题为非凸的,通常很难直接求解。该文提出基于Dinkelbach方法的交替迭代算法联合设计IRS的反射系数和Alice的发射功率及Bob的AN发射功率。为了降低计算复杂度,进一步提出一种低复杂度算法以获取相应优化变量的解析表达式。仿真结果表明:与无IRS及无AN方案相比,所提方案可以显著提升隐蔽传输性能。

关键词：隐蔽通信智能反射面全双工人工噪声