智能天线非理想波束赋形对TD-SCDMA系统性能的影响

在实际的无线网络中,由于无线信道的复杂性以及DOA估计的误差,会导致智能天线系统的波束赋形出现一定程度的偏差。该文通过分析智能天线系统的原理,提出了非理想波束赋形智能天线对系统性能影响的研究方法,研究了智能天线系统的鲁棒性以及不理想波束赋形的智能天线对TD-SCDMA系统性能的影响。理论和仿真结果表明,波束赋形的准确度直接影响移动通信系统的性能,系统所能容忍的波束赋形偏差有一个固定的门限值,该门限值随着系统负载的增加而减小。     

安捷伦携手大唐助力自主创新技术的产业化发展

日前,安捷伦科技和大唐电信集团成功地完成支持双流波束赋形智能天线系统eNB的联调和测试为首家完整验证双流波束赋形智能天线系统射频特性的测试。     

波束赋形技术在TD-SCDMA网络优化中的应用

波束赋形技术是智能天线在TD-SCDMA系统中的主要应用之一,简要介绍了智能天线波束赋形的原理,并对比了天津地区无线设备厂家和天线厂家的权值设置的波束赋形的仿真效果。在天津TD-SCDMA系统的网络优化中,根据地域信号覆盖特点,通过修改天线权值参数、优化广播信道波速赋形效果达到了改善TD网络信号覆盖的目地。     

全双工主动窃听非正交多址接入系统智能超表面辅助物理层安全传输技术

针对全双工被动窃听和主动干扰攻击下的多用户非正交多址接入(NOMA)系统,该文提出一种智能超表面(RIS)辅助的鲁棒波束赋形方案以实现物理层安全通信。考虑在仅已知窃听者统计信道状态信息的条件下,以系统传输中断概率和保密中断概率作为约束,通过联合优化基站发射波束赋形、RIS相移矩阵、传输速率和冗余速率,来最大化系统的保密速率。为解决上述多变量耦合非凸优化问题,提出一种有效的交替优化算法得到联合优化问题的次优解。仿真结果表明,所提方案可实现较高的保密速率,且通过增加RIS反射单元数,系统保密性能更佳。     

基于主被动波束成形联合优化的双RIS辅助抗干扰通信方法

针对双可重构智能表面（RIS）辅助的无线通信系统,提出了基于主被动波束成形联合优化的抗干扰通信方法。以接收信干噪比最大化为目标,构建主被动波束成形的联合优化问题。基于交替优化算法,将联合优化问题分解为3个子问题来迭代求解。通过半定松弛算法求解各RIS的近似最优被动反射向量;基于广义瑞利商求解基站的最优主动波束成形向量。仿真结果表明,所提方法优于传统的单RIS辅助抗干扰通信方法。     

TD-SCDMA智能天线系统的特点及测试

本文简要介绍了智能天线的原理、智能天线阵的物理特性和波束赋形、智能天线算法的实现,最后对TD-SCDMA智能天线的现场测试进行了分析,指出了测试时应注意的事项.     

TD-LTE双流波束赋形技术分析

文章介绍了3GPP Release 9中提出的双流波束赋形技术,对双流波束赋形技术的实现原理以及两种不同的应用场景进行了阐述。通过仿真,文章对单用户双流波束赋形时TM8与TM3和TM7进行了性能对比,并对单用户双流波束赋形和多用户双流波束赋形下的小区吞吐量增益进行了比较分析,分别给出了它们的信噪比适用门限。最后,文章通过外场测试评估,对仿真结果进行了验证,并给出双流波束赋形技术对系统吞吐量增益的结论。     

STAR-RIS辅助的安全通信系统的波束形成设计

传统的可重构智能表面（Reconfigurable Intelligent Surface, RIS）仅服务与信源在同一侧的用户。与传统RIS不同,同时透射和反射的可重构智能表面（Simultaneously Transmitting and Reflecting RIS, STAR-RIS）可以在全空间内为用户提供服务,在无线通信领域有着广阔的应用前景。文中研究了STAR-RIS辅助安全通信系统的波束形成方案,针对STARRIS的时间切换协议,建立了STAR-RIS辅助安全通信系统中功率最小化的优化问题。该优化问题通过交替优化的方法,将其解耦为三个子问题,然后再分别对基站的发射波束形成矢量、STAR-RIS的反/透射相移矩阵和时间切换系数进行设计,从而使基站的发射功率最小。仿真结果表明,所提方案的性能优于现有方案。     

基于可移动单元的智能反射面辅助近场定位技术

RIS在提高感知系统可靠性方面具有广泛的应用前景。同时,可移动天线技术可以利用天线的局部运动,动态地改变发射机和/或接收机处的天线位置,以优化信道条件,提高通信性能。因此,将可移动天线技术引入RIS,通过充分利用无线信道在有限区域的空间变化,进一步实现智能可控的无线信道传播环境。基于此,研究了一种基于可移动单元的智能反射面辅助近场定位技术。首先,提出了基于近场模型的最大似然定位算法,并推演出衡量定位性能的CRLB。然后,提出了一种基于投影梯度下降的交替优化算法,实现智能反射单元动态位置和波束赋形的联合优化,以获得RIS用于定位的优化结构和相位配置。仿真结果表明,与传统固定单元的RIS相比,通过灵活调整RIS反射单元的拓扑结构,获得更好的信道条件,能够显著降低用户位置估计的CRLB,提高系统的定位性能。     

一个基于软件无线电的智能天线接收系统

智能天线技术是第三代移动通信中的核心技术之一,最初主要应用于雷达和军用抗干扰通信。随着软件无线电技术的发展,采用全数字处理,在基带通过对接收和发送信号的波束赋形,可以极大提高无线通信系统的容量和抗干扰能力。文中在讨论智能天线的基本原理和设计思路的基础上,提出并实现了一个适于扩频通信的智能天线接收系统。系统硬件平台的搭建以及固定波束形成的实现,为以后的软件算法的性能评估打下了基础。     

基于可重构智能表面的6G通信技术

可重构智能表面技术是面向下一代6G无线通信网络的关键技术之一。通过在天线阵列上集成大量无源反射超材料的天线元件, 可重构智能表面能动态调整入射信号相位,重构信号的传播环境,实现人工可控的无线电磁环境。然而,可重构智能表面的引入也使无线通信系统的设计变得复杂,传统技术面临诸多新挑战。针对可重构智能表面的特性与6G新应用场景,需要创新设计新的传输技术,充分发挥可重构智能表面的优势。本文基于可重构智能表面6G通信技术,首先对其基本技术原理与常见应用场景展开介绍。接着,从信道建模与信道估计、混合波束赋形,以及与基于人工智能的融合设计三个方面阐述技术的研究现状,探讨了当前面临的技术瓶颈。最后,对该技术的未来发展进行了展望。      

窃听CSI未知场景下基于可重构智能表面的物理层安全传输方案

近些年来,人们一直在开发可重构智能表面（Reconfigurable Intelligent Surface, RIS）,它是一种由许多无源反射器组成的低成本结构,可以自由地改变每个元素的反射系数,并重新配置无线传输环境以改变入射信号的传播。由于具有若干新型和独特的优势,RIS应用场景广泛,关于其在物理层安全中应用的研究蓬勃发展。与此同时,物理层安全研究中窃听者的信道状态信息（Channel State Information,CSI）一直是人们讨论的热点,实际通信场景中窃听CSI通常是不易获取或未知的。因此本文考虑了一个更接近现实的情况,即针对窃听CSI未知的场景,考虑存在一个合法接收者以及多个非法窃听者,从功率分配的角度出发,结合波束成形,设计一种多RIS辅助的人工噪声与功率分配方案,通过对基站波束成形矩阵和RIS反射系数的交替优化,并应用二分法,使得在合法接收用户信号质量不变的前提下,降低基站处发送保密信息至合法用户所需的功率,降低其接收信号的信干噪比,进而提高系统的保密容量。同时考虑到了多个RIS协作辅助保密通信不一定最优,并可能增加系统优化的复杂度,设计了多个 RIS的选择方案,在保证通信系统保密性的同时,进一步提高了能量效率。通过对所设计算法进行复杂度分析,证明了所设计方案的可行性和有效性。接着对联合波束成形RIS辅助的人工噪声方案进行了仿真分析。最后得出结论,即窃听CSI未知时,通过合理联合优化RIS和基站波束成形进行功率分配,并结合多RIS选择技术,可以降低窃听者处信号质量,同时提高通信系统的能量效率,最终实现保密通信。      

面向新一代移动通信的智能超表面技术综述

智能超表面（reconfigurable intelligent surface,RIS）技术是6G的潜在关键技术之一,具有低成本、低功耗和易部署等特点。通过智能地调控空间中的电磁波,RIS 可以辅助构建智能可控的无线电磁环境,从而为移动通信的发展提供一种新范式。首先,对 RIS 的基础原理、主要技术优势和应用场景进行了分析。其次,对RIS应用于通信传输中的信道估计、波束成形等关键技术进行了探讨,并给出了相关研究建议。最后,从硬件实现、算法设计和网络部署3个方面分析了目前RIS技术在实际应用中面临的主要挑战。     

非理想信道状态信息下RIS辅助的安全通信

利用可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)辅助无线发射机,可提高多用户无线网络的安全传输能力。在非理想信道状态信息(Channel State Information, CSI)下提出了鲁棒波束形成优化方法来提高系统对抗干扰和窃听攻击的能力。具体地,使用RIS辅助发射机,对RIS的相位波束形成和基站的传输功率进行联合优化,在分别满足有界CSI的最坏情况速率约束和统计CSI的速率中断概率约束来最小化系统的总传输功率。由于存在CSI误差,针对有界CSI和统计CSI误差约束,分别利用S-procedure来松弛保密速率约束和大偏差不等式(Large Deviation Inequality, LDI)来松弛保密速率中断概率约束。仿真结果表明,相比于无源反射法和传统波束形成方案,该方法可分别降低约88%和93%总传输功率,同时提高约15 dBm和12 dBm的干扰容限。     

RIS辅助共生无线电通信的速率分拆多址资源分配方案

随着通信场景和网络架构的日益复杂,无线电网络频谱资源稀缺与能耗问题是无线通信的关键挑战,为此,提出了一种新的基于速率分拆多址接入技术（Rate Splitting Multiple Access,RSMA）广播信号的可重构智能表面（Reconfigurable Intelligent Surface,RIS）辅助共生无线电（Symbiotic Radio,SR）系统方案。在该方案中主发射机采用RSMA的方式广播信号,并将传统高功耗次发射机用低功耗RIS替代协作信号的后向散射传输。在主发射机发射波束形成,RIS相移系数和公有信息速率分配约束下,构建了最大化主接收最小速率的问题。由于问题的非凸性和变量的耦合性,提出了一种基于逐次凸逼近,凸差函数,罚函数的交替优化方法以求得次优解。仿真结果表明,与空分多址接入和非正交多址接入方案相比,所提RSMA方案能显著提升用户速率。     

Surveys on the intelligent surface: an innovative technology forwireless networks beyond 5G

With the rapid development of wireless communication technology and the explosive growth of mobile data traffic,more and more users are eager to get faster and better internet access. In order to meet the needs of users, energyand spectrum utilization are becoming more and more important as new challenges in wireless communicationnetworks. In recent years, reconfigurable intelligent surface ( RIS ) technology has been proposed in aprogrammable intelligent way to improve the performance and quality of wireless communication systems. Inaddition, the RIS performs better in terms of energy efficiency than other technologies. Therefore, the RIS hasbecome research hotspot rapidly because of its unique wireless communication ability. This paper aims to review theRIS, including channel model, design for transmitter and receiver, information theory, and the latest developmentof RIS-assisted multiple-input multiple-output (MIMO) systems. The applications of RISs in physical layersecurity, device to device (D2D) and cell coverage extension are also introduced in detail. In addition, we discussmajor research challenges related to the RIS. Finally, the potential research directions are proposed.     

多个可重构智能表面辅助的双向通信系统中断概率分析

可重构智能表面(RIS)可以智能地改变无线传播环境来显著提高通信性能,被视为6G的潜在关键技术之一。为了进一步提升RIS辅助通信系统的性能,该文提出一种双向RIS选择方案,通过引入全双工技术和自干扰消除技术,有效提高了系统传输效率。研究了所提方案在瑞利衰落信道下的中断性能,推导了所提系统的中断概率的闭合表达式,得到了系统中断概率与系统中RIS反射单元的数量、RIS个数等系统参数之间的函数关系。最后,蒙特卡罗仿真验证了推导的准确性和所提方案的性能优势。     

基于索引调制的RIS辅助SIMO通信系统信号检测算法

面对未来无线移动通信对通信质量和频谱效率的更高要求，该文融合索引调制(IM)与可重构智能表面(RIS)技术，建立基于IM的RIS辅助单输入多输出(SIMO)通信系统架构，并提出一种基于变分贝叶斯推断(VBI)的信号检测算法。首先，在该系统中，RIS单元被划分为若干子块，利用RIS子块的激活状态传递附加信息；接着，利用VBI给出激活RIS子块对应的相移矢量与待检测信号的近似后验分布；最后，利用RIS相移矢量近似后验分布的对数零梯度值结合正交匹配追踪算法(OMP)恢复出索引信息比特，进而利用待检测信号对数零梯度值，恢复出发送信号。同时，从理论上推导了基于IM的RIS辅助SIMO系统平均速率。仿真结果表明，与传统RIS辅助的SIMO通信系统相比，基于IM的RIS辅助SIMO系统具有更高的系统平均速率；并且与现有算法相比，该文算法具有更低的误比特率。     

基于大规模可重构智能表面的近远场混合信道模型

近来,可重构智能表面(RIS)作为一种全新的革命性技术引起了学术界和工业界的广泛关注。随着通信频率的提高以及RIS孔径的增大,RIS辅助无线通信的工作条件逐渐靠近天线的近场辐射模式,而非仅仅存在传统意义中的远场辐射。单独考虑远场或者近场的信道模型均无法准确刻画RIS辅助无线通信的传输特性,造成性能损失。针对此问题,该文梳理了大规模RIS辅助通信近场和远场信道模型,通过引入权重因子,构建了大规模RIS辅助无线通信场景下近远场混合信道模型。在此基础上,推导了近远场混合信道模型下系统的增益与损耗,并进行鲁棒性分析,仿真结果表明该混合模型带来的系统增益与模型鲁棒性均显著提升。     

IRS辅助的安全通信系统波束成形嵌套优化算法

智能反射面（Intelligent Reflecting Surface,IRS）是一种通过重新配置无线传播环境,提高无线通信网络安全性的绿色通信新技术。该文针对IRS辅助的多输入单输出安全通信系统,考虑在合法用户保密率约束下,联合优化基站处的发射波束成形和IRS处无源移相器的反射波束成形,使基站的发射功率最小。为了求解多变量耦合的非凸优化问题,我们提出了拉格朗日函数和粒子群嵌套优化算法,使用粒子群算法搜索IRS的反射波束成形,拉格朗日函数求解对应的发射波束成形,获得非凸优化问题的次优解。论文仿真比较了不同算法下基站所需的发射功率,结果表明所提算法基站所需发射功率更低。