分布式RIS透射阵列辅助的近场定位

1

作者 王丹 许鑫 +1 位作者 王嘉程 刘祚 《电讯技术》 北大核心 2025年第5期784-792,共9页

在目前“万物互联”的大背景下,高精度定位技术是众多应用发展的基础,也是通感一体化技术重要的研究方向。考虑结合可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)技术,将其作为透射阵列加入定位模型中,在RIS辅助下实现对目... 在目前“万物互联”的大背景下,高精度定位技术是众多应用发展的基础,也是通感一体化技术重要的研究方向。考虑结合可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)技术,将其作为透射阵列加入定位模型中,在RIS辅助下实现对目标源进行位置估计。同时将单个RIS透射阵列模型拓展至两个RIS构成的分布式阵列模型,构建了信号模型、信道模型以及系统模型。评估了不同的信号发射功率以及不同的阵元个数对RIS作为透射阵列辅助下的定位性能的影响,并提出一种异面直线最短距离的几何定位算法对目标源位置进行仿真估计。仿真结果表明,所提出的分布式RIS作为透射阵列辅助定位的模型和算法的定位效果较优于现有研究中单个阵列模型下的定位效果,其中仿真中单个位置平均定位误差下降了约70%,位置解算时间约为单个阵列模型耗时的25%。 展开更多

关键词 位置估计 近场定位 可重构智能表面(ris) 透射阵列 分布式阵列

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非理想RIS辅助MIMO系统稀疏信道估计与阵列阻塞诊断

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作者 李双志 雷豪杰 郭新 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第8期2573-2583,共11页

针对非理想可重构智能超表面(RIS)辅助毫米波多输入多输出(MIMO)系统信道状态信息获取问题,该文提出一种稀疏级联信道参数与阵列阻塞向量联合估计方案。首先,设计信道训练帧结构,将接收信号建模为张量模型。然后,基于张量的平行因子分... 针对非理想可重构智能超表面(RIS)辅助毫米波多输入多输出(MIMO)系统信道状态信息获取问题,该文提出一种稀疏级联信道参数与阵列阻塞向量联合估计方案。首先,设计信道训练帧结构,将接收信号建模为张量模型。然后,基于张量的平行因子分解模型,分析毫米波信道参数与阻塞向量之间的内在关联,实现对收发端空域信道参数的有效估计。基于这些空间角频率,构建出同时反映剩余信道参数和阻塞信息的耦合观测矩阵。最后,通过利用多径信道和阻塞向量的双稀疏特性,完成剩余信道参数的估计和阻塞诊断。仿真结果表明,所提方案的信道估计和阻塞诊断性能表现优于对照方案。 展开更多

关键词 毫米波MIMO 可重构智能超表面(ris) 信道估计 阻塞诊断

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硬件损伤下RIS辅助RSMA系统最小安全速率最大化方案

3

作者 邓炳光 伍志攀 +1 位作者 冯琳琳 张治中 《电讯技术》 北大核心 2025年第2期302-312,共11页

对于可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)辅助速率拆分多址接入(Rate Splitting Multiple Access, RSMA)系统,收发机硬件损伤(Hardware Impairments, HIs)极可能大幅降低安全性能。针对此问题,以提高系统资源利用... 对于可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)辅助速率拆分多址接入(Rate Splitting Multiple Access, RSMA)系统,收发机硬件损伤(Hardware Impairments, HIs)极可能大幅降低安全性能。针对此问题,以提高系统资源利用效率为目标,考虑用户保密速率公平性,提出一种HIs下RIS辅助RSMA系统最小安全速率最大化方案。使用交替优化、辅助变量替换、半定规划及半正定松弛等方法,联合优化发射预编码向量、公有信息安全速率分配及RIS相移,以最大化用户最小安全速率。仿真结果表明,在相同HIs情况下,与基准传输方案相比,所提传输优化方案至少可使系统最小安全速率提升5.65%,且能在保障用户保密速率公平性的同时提升系统抗HIs能力和保密性能。 展开更多

关键词 速率拆分多址接入(RSMA) 可重构智能表面(ris) 硬件损伤 保密速率公平性 物理层安全

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混合可重构智能表面和人工噪声辅助的物理层安全通信 被引量：1

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作者 邓志祥 戴陈庆 张志威 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3155-3164,共10页

针对可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Reflecting Surface,RIS)辅助的物理层安全通信,该文设计了基于混合有源-无源RIS和人工噪声(Artificial Noise,AN)辅助的安全传输方案。考虑基站和RIS的功率约束以及RIS无源反射元件的... 针对可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Reflecting Surface,RIS)辅助的物理层安全通信,该文设计了基于混合有源-无源RIS和人工噪声(Artificial Noise,AN)辅助的安全传输方案。考虑基站和RIS的功率约束以及RIS无源反射元件的反射系数恒模约束,以最大化系统安全传输速率为目标,构建基站发射波束成形、AN波束向量、RIS反射系数矩阵联合优化问题。使用交替优化(Alternating Optimization,AO)、权值最小均方误差(Weighted Minimum Mean Square Error,WMMSE)和半定松弛(Semi-definite Relaxation,SDR)算法,求解所构建的变量高度耦合的非凸优化问题。仿真结果表明,混合RIS辅助安全传输方案,能够有效提高系统的安全速率,与无源RIS相比,能够有效克服“双衰落”效应导致的安全速率降低,与有源RIS相比,具有更高的能量效率。 展开更多

关键词 可重构智能表面 混合有源-无源ris 物理层安全 人工噪声 交替优化 半定松弛

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可重构智能表面辅助的无源波束成形和信号检测

5

作者 王丹 罗一丹 曹磊 《电讯技术》 北大核心 2024年第6期840-847,共8页

针对基于空间调制的可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)联合无源波束成形和信号检测系统中无源波束成形的非凸二次约束二次规划问题,提出了基于连续凸逼近(Successive Convex Approximation, SCA)和优化最小化(Ma... 针对基于空间调制的可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)联合无源波束成形和信号检测系统中无源波束成形的非凸二次约束二次规划问题,提出了基于连续凸逼近(Successive Convex Approximation, SCA)和优化最小化(Majorization-Minimization, MM)的低复杂度算法。针对用户信息的双线性检测问题,提出自适应阻尼因子双线性广义近似消息传递(Bilinear Generalized Approximate Message Passing, BiG-AMP)算法,在保证误码率性能的同时算法具有更快的收敛速度与更低的复杂度。针对仅有0和1组成的可重构智能表面信息检测,提出基于广义近似消息传递(Generalized Approximate Message Passing, GAMP)算法的改进算法,在计算从检查节点到变量节点的消息时算法不使用GAMP算法中近似值,而直接计算信息。仿真结果表明,在降低误码率性能方面改进的GAMP算法比GAMP实现了4 dB的信噪比增益。 展开更多

关键词 可重构智能表面(ris) 无源波束成形 信号检测 消息传递

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可重构智能超表面在卫星导航系统中的应用展望 被引量：2

6

作者 张可 李井源 +2 位作者 刘增军 黄新明 倪少杰 《导航定位学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期151-157,共7页

高中低轨复杂大型星座是下一代全球卫星导航系统(GNSS)的发展方向,尤其是低轨卫星的大量部署,对卫星段和地面段的波束扫描天线在成本、重量及功耗等方面提出了更高要求,传统的电扫相控阵天线和机械扫描天线均无法较好地满足需求。近些年... 高中低轨复杂大型星座是下一代全球卫星导航系统(GNSS)的发展方向,尤其是低轨卫星的大量部署,对卫星段和地面段的波束扫描天线在成本、重量及功耗等方面提出了更高要求,传统的电扫相控阵天线和机械扫描天线均无法较好地满足需求。近些年,可重构智能超表面(RIS)因其可低成本、低功耗地控制波束传播方向而被极大关注,并在下一代移动通信中被视为能够提升网络容量和覆盖范围的主要关键技术之一,利用RIS来解决卫星导航系统中的天线问题具有较大的潜力,但同时也面临诸多挑战。基于下一代卫星导航系统的发展需求,本文简要介绍了RIS的基本原理及目前的发展现状,重点分析了RIS在卫星导航系统中的应用前景,并提出了需要解决的核心关键技术。 展开更多

关键词 全球卫星导航系统(GNSS) 可重构智能超表面(ris) 波束控制 信道测量

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加载可重构智能超表面的无人机通信系统设计与验证 被引量：3

7

作者 张馨予 孔祥鲲 +3 位作者 刘子庆 高世奇 王霄鹏 戚楠 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期741-747,共7页

可重构智能超表面(reconfigurable intelligent surface,RIS)技术由于其卓越的电磁调控能力,被认为是实现下一代无线通信的可行方案。然而,大多数现有的研究依赖于计算机对现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)进行有... 可重构智能超表面(reconfigurable intelligent surface,RIS)技术由于其卓越的电磁调控能力,被认为是实现下一代无线通信的可行方案。然而,大多数现有的研究依赖于计算机对现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)进行有线数据传输来控制超表面,限制了其移动性和灵活性,因此无线系统的通信覆盖范围受到限制。对此本文搭建了一种机载RIS的无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)系统进行无线通信,解决了可编程数字编码超表面的无线控制问题。利用FPGA的无线传输模块发送编码序列切换PIN二极管的工作状态,改变超表面的反射系数,同时UAV携带RIS和FPGA作为可移动的空中基站飞行,使得RIS可以移动到任意地点,将通信信号反射给目标用户。为了验证该系统的可行性,在实验中以2.74%的误码率和12.83%的丢包率成功发送和接收了图片。研究结果表明,UAV辅助RIS技术在通信领域有着潜在的应用前景。 展开更多

关键词 可重构智能超表面(ris) 无线通信 现场可编程门阵列(FPGA) 无人机(UAV) 幅度调制

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RIS辅助共生无线电通信的速率分拆多址资源分配方案 被引量：2

8

作者 陈静 邓炳光 +1 位作者 伍志攀 冯彦博 《电讯技术》 北大核心 2024年第2期184-191,共8页

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... 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。 展开更多

关键词 共生无线电(SR) 可重构智能表面(ris) 速率分拆多址接入(RSMA)

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面向空时移键控的安全传输方案

9

作者 穆辉辉 陈健 +1 位作者 吕璐 杨龙 《电讯技术》 北大核心 2025年第7期1060-1068,共9页

随着5G和物联网(Internet of Things,IoT)的快速发展,低功耗通信和物理层安全已成为通信系统中亟待解决的重要问题。为应对这一挑战,提出了一种空时移键控(Space-Time Shift Keying,STSK)与可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent S... 随着5G和物联网(Internet of Things,IoT)的快速发展,低功耗通信和物理层安全已成为通信系统中亟待解决的重要问题。为应对这一挑战,提出了一种空时移键控(Space-Time Shift Keying,STSK)与可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)相结合的索引调制方案,旨在传输额外索引信息的同时提升系统的物理层安全性。在发射功率、符号功率和RIS相移约束下联合优化了符号星座、STSK色散矩阵和发射端功率分配,以最大化系统在连续输入连续输出无记忆信道(Discrete-input Continuous-output Memoryless Channel,DCMC)下的保密容量。提出了一种黎曼共轭梯度下降算法,并导出了变量的理论梯度和投影梯度,使得算法能够同时兼顾收敛速度和稳定性。仿真结果表明,所提方案在传输额外比特的同时,有效降低了窃听者的窃听性能,并且与基准算法相比,在更高反射单元数量下,所提算法可以求出更加优质的解,DCMC保密容量能够达到容量上限的87.8%。 展开更多

关键词 空时移键控(STSK) 物理层安全(PLS) 可重构智能面(ris) 流形优化

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分布式机器学习在RIS辅助的无线信道估计中的应用

10

作者 陈静 邓炳光 冀涵颖 《电讯技术》 北大核心 2024年第4期520-527,共8页

无线信道估计是部署可重构智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)辅助通信系统的关键与前提,然而下行链路传输环境下信道估计困难且导频开销大是对智能超表面辅助通信的重大挑战。针对以上问题,提出了一种基于分布式机器... 无线信道估计是部署可重构智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)辅助通信系统的关键与前提,然而下行链路传输环境下信道估计困难且导频开销大是对智能超表面辅助通信的重大挑战。针对以上问题,提出了一种基于分布式机器学习(Distributed Machine Learning,DML)训练模型的区域交集切换方案。首先,建立了一个多用户共享的下行信道估计神经网络,通过DML技术协同用户与基站训练网络模型。其次,搭建分层次神经网络结构对用户区域信道进行分类和特征提取。最后,针对用户处于相邻信道交集位置问题采用特征区域模型融合。仿真结果表明,基于区域交集的DML模型方案能在减少信道训练导频开销的同时最大化信道估计的精准性能。 展开更多

关键词 可重构智能超表面(ris) 信道估计 分布式机器学习(DML)

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可重构智能面辅助的低精度量化大规模MIMO系统的信道估计 被引量：1

11

作者 李彬睿 张忠培 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第10期2984-2991,共8页

针对可重构智能面辅助的低精度量化的大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统中信道估计问题进行了研究。该系统的信道估计难点在于可重构智能面由近无源反射天线构成,没有基带信号处理能力。系统观测值通过低精... 针对可重构智能面辅助的低精度量化的大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统中信道估计问题进行了研究。该系统的信道估计难点在于可重构智能面由近无源反射天线构成,没有基带信号处理能力。系统观测值通过低精度的模数转换器量化使信道估计问题变得更富挑战性。本文基于基站可重构智能面用户的级联信道推导出等效信道,并证明在虚拟角域上,该有效信道是结构稀疏信号。提出了基于期望最大化的近邻学习广义近似消息传递算法,从低精度量化的观测值中恢复等效信道。仿真结果表明所提出算法比传统算法具有更好的性能表现。 展开更多

关键词 大规模多输入多输出系统 压缩感知 可重构智能面 等效信道估计

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基于一种新型架构的可重构智能超表面研究

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作者 张顺利 赵薇 +3 位作者 侯芸芳 司马博羽 张若愚 吴文 《微波学报》 CSCD 北大核心 2023年第S01期301-305,共5页

本文介绍了一种可重构智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)体系结构设计。该结构包括一块贴片天线、一块RIS和一个功率放大器。第一块天线接收的信号通过功率放大器馈入第二块RIS,前者固定指向基站,后者可以对信号相位... 本文介绍了一种可重构智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)体系结构设计。该结构包括一块贴片天线、一块RIS和一个功率放大器。第一块天线接收的信号通过功率放大器馈入第二块RIS,前者固定指向基站,后者可以对信号相位调控。通过引入单个功率放大器,新设计克服了传统RIS的信号路径损耗问题,提高了信号的强度和质量。本文利用理论分析、仿真和信噪比(SNR)比较,验证了新设计相对于传统RIS的优势。相比于传统的无源RIS结构,新设计的优势显而易见。它不仅减弱了路径损耗,还简化了实施过程,降低自干扰,提高了通信系统的性能和可靠性。 展开更多

关键词 可重构智能超表面(ris) 有源ris 功率放大器 路径损耗 信噪比(SNR)

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