RIS辅助的混合RF/THz系统性能分析

针对太赫兹(THz)链路传输距离短的问题,研究了智能反射表面(RIS)辅助的混合双跳射频(RF)/THz系统的性能.RIS用于增强信号强度,从而提升系统性能.采用固定增益放大转发协议,推导了混合RF/THz链路端到端信噪比的累积分布函数和概率密度函数表达式.利用这些统计特性,进一步推导了该混合中继系统的中断概率、平均误...     

基于大气信道链路的混合FSO/RF系统性能分析

提出了新的混合FSO/RF系统信道模型,此模型不仅克服了雾和雨对链路的严重影响,而且降低了系统的能量衰减,提高了系统的可用性.该系统在接收端探测器采用比较光电流大小来选择适合信道传输的链路,克服了各种天气状况的影响,最大限度地满足用户对通信性能的要求.     

窃听者随机分布下智能反射面辅助的MISO系统物理层安全性能分析

针对窃听节点随机分布的MISO系统通信场景,该文分析了智能反射面(IRS)辅助下的安全通信性能。采用随机几何理论,将窃听节点建模为均匀泊松点过程(PPP)。合法发送节点采用天线选择策略,选择最优链路发射信号,并部署智能反射面实时调控反射相移增强链路质量,然后以传输安全中断概率为性能指标,推导了其闭式表达式,分析了反射单元数量、发射天线数量等参数对中断概率的影响,最后给出了最大化安全性能的参数选择策略。仿真结果验证了理论分析的正确性,并表明部署反射面可以在低能耗下提升安全性能。     

智能反射面辅助MU-MISO系统宽带信道估计算法

为适应移动通信系统的宽带化应用,针对智能反射面（Intelligent Reflecting Surface,IRS）辅助多用户多输入单输出系统信道估计问题,提出了一种基于稀疏矩阵分解的改进正交匹配追踪（Orthogonal Matching Pursuit,OMP）算法。首先,考虑基站导频约束及IRS相移约束,建立一个压缩感知模型。然后,通过自适应地细化变换矩阵的分辨率,避免稀疏信号的细节丢失;再利用信道在不同子载波处共享的公共稀疏性,对多个子频带进行联合估计。最后利用级联信道的双结构稀疏性,将信道估计扩展至多用户场景。仿真结果表明,与传统压缩感知算法相比,所提算法能以较小的导频开销获得更高的准确性。     

智能反射面辅助的毫米波系统性能

毫米波通信具有丰富的频谱资源,可以支持多千兆的无线接入,但是毫米波通信具有非常高的路径损耗,容易发生阻塞现象,尤其是在密集的城市环境。为了解决这一问题,引入了智能反射面(IRS)这一新技术,来增加反射路径,提高毫米波通信的性能。主要探讨IRS辅助下的毫米波系统,推导出引入IRS的平均可达速率,并对比分析了这一技术与传统放大转发(AF)中继系统的性能差。分析表明当反射元件的数量达到一定值时,IRS系统的平均可达速率高于AF中继系统。并且得到了反射元件的最优值,来使IRS系统的能量效率最高。仿真验证了推导公式的正确性,并显示,当反射元件的数量取最优值时,随着可达速率的增大,系统的能量效率增大。     

智能反射面辅助车联网无线传输建模研究

智能反射面(Intelligent Reflection Surface, IRS)作为一种由大量低成本的被动无源反射元件组成的平面,通过置于发送端与接收端之间对入射信号进行相位(或/和)幅度实现调控,能够有效提升无线通信系统性能,因此近年来被认为是新一代无线通信领域中的关键技术。基于此,提出了一种非平稳几何信道模型描述IRS多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)移动通信模型。通过调整模型参数,所提出的信道模型能够有效地描述各种参数配置下的IRS辅助无线通信场景,为系统性能分析、系统开发、性能评估提供理论基础。此外,为了能够有效地分析IRS几何信道模型的统计特性,首次提出将移动发射端(Mobile Transmitter, MT)与移动接收端(Mobile Receiver, MR)间的信道分为三个子信道：MT与IRS间的子信道、IRS与MR间的子信道、MT与MR间的子信道。通过分别求解各子信道的复冲激响应函数式,级联一种等效的信道模型分析IRS MIMO信道的重要统计特性,比如时变空间互相关函数(Cross-Correlation F...     

基于不完美硬件系统的双智能反射面辅助波束赋形设计

在发射端具有不完美硬件的多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）系统中,存在失真噪声和干扰噪声,这导致用户侧接收信号受损,系统频谱效率低下。为解决此问题,考虑使用双智能反射面（Intelligent Reflecting Surface,IRS）辅助,联合优化基站波束赋形矩阵和两个IRS的反射相移矩阵,最大化多用户和速率。目标函数是变量高度耦合、复杂的非凸优化问题,分别使用交替优化方法、半正定松弛（Semi-Definite Relaxation,SDR）算法和奇异值分解归一化的方法求解。仿真结果表明,在发射端具有不完美硬件的MIMO系统中,与单IRS辅助和无IRS方案相比,使用双IRS辅助通信能够获得更好的系统频谱效率。     

双智能反射面辅助的毫米波系统和速率最大化研究

智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)作为一种低成本的无源设备,它能够智能地控制无线传播环境。考虑一种双IRS辅助下行毫米波多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)系统,通过联合优化两个反射面的反射相移矩阵和基站预编码矩阵,最大化多用户和速率,同时满足发射功率约束以及IRS反射系数的模一约束。由于两个反射面之间存在反射链路,优化问题中的优化变量高度耦合,因此采用交替优化对原问题进行解耦,子问题中分别采用流形优化和最小均方误差方法来求解。仿真结果表明,所提方案获得了比现有块坐标下降方案以及随机相位方案更好的和速率优势。     

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

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。     

H-ResGAN在智能反射面辅助通信系统中的信道估计

智能反射面（intelligent reflecting surface, IRS）辅助通信系统的信道维度较高,现有的信道估计方法须使用大量导频才能得到准确的信道矩阵.针对这一问题,提出了一种基于混合损失的残差生成对抗网络（hybrid loss based residual generative adversarial network, H-ResGAN）模型. H-ResGAN使用多个残差块来加深网络,可以充分提取信道特征,减缓梯度消失问题.同时,采用条件最小二乘损失和L1损失相结合的混合损失作为目标函数来提高训练的稳定性.仿真实验证明：H-ResGAN对环境噪声更具鲁棒性,估计误差显著低于传统方法;与传统的估计算法相比,H-ResGAN仅须发送少量导频就能获得准确的估计结果.     

智能反射面辅助通信中的信道估计方法

信道信息对于智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)辅助的通信系统十分关键。由于IRS反射单元的数量十分巨大,信道估计和信道反馈的开销一直制约着IRS辅助的通信系统的性能。为解决这一难题,介绍了IRS辅助的通信系统中信道的特性。不同用户共享同一基站(Base Station, BS)-IRS信道,而BS-IRS-用户串联信道具有很强的关联性。基于这一特有的信道特性,提出了IRS辅助的通信系统上行信道估计方法、下行信道估计和信道反馈方法;理论性地刻画了以上方法所需要的最小信道估计开销和信道反馈开销,以揭示所提方法在IRS辅助的通信系统中相对于传统信道信息获取方法的巨大优势。     

自由空间光通信和混合自由空间光通信／射频系统的可用性分析

自由空间光通信（Free Space Optics，FSO）是一种视距范围内的自由空间激光传输技术。由于信道吸收和散射的影响，单FSO链路系统由于受到云的阻碍，其可用性就会下降。与此相反，射频信号（Radio Frequency，RF）不易受云的影响，因此，混合FSO／RF系统的可用性就会得到显著提高。混合FSO／RF系统提供了很高的无线宽带连接和服务质量，尤其适合高速率传输的新型网应用。     

有无源智能反射面辅助无线系统信道估计

毫米波在非视距链路传播中损耗严重,为了进一步提高信号的覆盖范围及传输准确性,提出了一种基于少量有源元件的智能反射面(intelligent reflecting surface, IRS)辅助无线通信的信道估计方案。考虑基于少量能够接收处理信号的有源元件辅助信道估计的模型,利用毫米波信道的稀疏性,通过原子范数最小化(atomic norm minimization, ANM)将信道的相关角度参数转化为空间频率,再通过多信号分类算法降维估计相关角度、深度神经网络简化获取信道状态信息(channel state information, CSI)过程、奇异值分解优化波束成形等方法的优势相结合来估计信道参数,最终获取UE-IRS、IRS-BS的单独信道状态信息。仿真结果表明,所提方案在较低的有源元件开销下,有效降低了信道估计的归一化均方误差。     

智能反射面辅助的无线供能空中计算系统研究

文章研究了智能反射面辅助的无线供能空中计算系统.其中,接入点通常在IRS的辅助下,经下行链路为多个传感器进行无线能量传输,然后经上行链路进行空中计算.首先刻画了满足传感器能量收集约束条件下的系统计算速率的最大化问题,通过对传输时隙长度、接入点的发送波束赋形矩阵和接收波束向量,以及IRS在上下行链路中的波束赋形矩阵进行联...     

美军机载射频与FSO混合通信发展述评

机载光与射频混合通信系统概念是美国防先期研究计划局( DARPA)提出的创新性概念,用以为机载平台提供定向高速宽带数据链,支持空基骨干网等宽带通信应用。目前该概念已经进行了概念验证以及多次演示和测试。概述了美军机载光与射频混合通信研究进展,分析了相关关键技术,指出了发展趋势,并给出了相关的启示和建议。     

FSO通信系统中振动的影响

在FSO通信系统中，装置平台的振动对FSO通信系统的误码率有很大的影响，而误码率又直接决定了FSO系统的通信质量。本分析了当发射光束为高斯光束时，振动对FSO系统误码率的影响。研究发现，装置平台振动的振幅、FSO系统的通信距离对误码率的影响相当大，FSO系统所选用的波长对误码率基本上无影响。     

智能反射面辅助雷达通信双功能系统的多载波波形优化方法

雷达通信一体化是解决频谱资源拥挤问题的有效途径之一,而共享波形设计是同时实现雷达与通信功能的关键技术,该文旨在解决智能反射面(IRS)辅助雷达通信双功能(DRC)系统的多载波波形优化问题.首先,通过最大化传输功率、通信码字错误率(WEP)、旁瓣幅度与IRS反射系数约束下的雷达互信息(RMI),构建了双功能发射波形、IR...     

基于Málaga湍流信道和Nakagami衰弱信道的选择合并混合FSO/RF系统的性能分析

在Málaga湍流信道和Nakagami-m衰弱信道条件下,对基于选择合并技术的混合自由空间光/射频(FSO/RF)通信系统性能进行研究.在考虑指向性误差的情况下,推导了采用副载波调制和强度调制直接检测方案的混合FSO/RF系统的平均误码率和中断概率表达式,并利用MeijerG函数和扩展广义双变量MeijerG函数获得...