智能反射表面辅助无线系统信道估计方法研究

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作者 佘开 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第5期262-269,共8页

信道估计的高导频开销是智能反射表面(RIS)应用于无线系统时的主要挑战之一,双时间尺度信道估计策略利用基站-RIS间信道准静态的特点,能较好的降低导频开销。但该策略在估计基站-RIS信道时使用迭代优化算法,计算复杂度过高,并不适用于... 信道估计的高导频开销是智能反射表面(RIS)应用于无线系统时的主要挑战之一,双时间尺度信道估计策略利用基站-RIS间信道准静态的特点,能较好的降低导频开销。但该策略在估计基站-RIS信道时使用迭代优化算法,计算复杂度过高,并不适用于实时信道估计。对双时间尺度策略的基站-RIS间信道估计方法进行了研究,首先对接收的导频数据做矩阵补全,将信道估计方程近似为二阶非线性秩一优化问题,然后通过对梯度优化方程中的复数据矩阵进行分块和实表示,提出了一种基于主特征值分解的全局优化求解方法,该方法以半闭合表达式的形式建立了接收导频与信道参数间的联系。莱斯信道及典型天线配置条件下的仿真结果表明,提出方法较参考的迭代优化方法具有更低计算复杂度;当基站-RIS信道相干时间是RIS-用户信道相干时间的4倍时,能节省85%以上的导频开销;当接收导频信噪比低于16 dB时,估计精度高于迭代优化算法。提出的方法适用于对信道估计实时性要求高,或RIS远离基站而更靠近用户端的情形。 展开更多

关键词 智能反射表面 信道估计 最小平方估计 特征分解 双时间尺度方法

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智能反射表面辅助的WiFi呼吸感知

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作者 武赟 张东恒 +3 位作者 张淦霖 谢学诚 詹丰全 陈彦 《雷达学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期189-203,共15页

2010年以来,基于商用WiFi设备实现非接触式呼吸监测得到了广泛关注。然而,现有的方法受人体反射信号强度制约,通常要求人正面朝向WiFi设备,当人体侧向或背部朝向设备时,胸腔反射信号的减弱使得呼吸监测变得困难。为了解决这个问题,该文... 2010年以来,基于商用WiFi设备实现非接触式呼吸监测得到了广泛关注。然而,现有的方法受人体反射信号强度制约,通常要求人正面朝向WiFi设备,当人体侧向或背部朝向设备时,胸腔反射信号的减弱使得呼吸监测变得困难。为了解决这个问题,该文提出了一种基于智能反射表面(IRS)的新型呼吸监测系统。该系统利用智能反射表面控制WiFi信号在环境中的传播路径,增强了人体的反射,最终实现了姿势鲁棒地呼吸监测。此外,该系统易于部署,无需事先知道收发天线与智能反射表面的确切位置和相应的环境信息。实验验证,与现有的方法相比,该系统显著改善了不同姿势下人体的呼吸监测效果。 展开更多

关键词 呼吸检测 智能反射表面 WiFi感知 商用WiFi设备 多朝向

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光学智能反射表面辅助的UAV群分布式光移动通信

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作者 王海卜 张在琛 +1 位作者 葛荧萌 曾涵 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第1期48-56,共9页

随着无人机(UAV)系统的规模持续扩大以及对更高通信速率的需求增长,UAV光移动通信(UAV-OMC)已经成为一个有前景的技术方向。然而,传统的UAV-OMC难以支持多UAV之间的通信。该文基于光学智能反射表面(OIRS)技术,提出一个适用于UAV群的分布... 随着无人机(UAV)系统的规模持续扩大以及对更高通信速率的需求增长,UAV光移动通信(UAV-OMC)已经成为一个有前景的技术方向。然而,传统的UAV-OMC难以支持多UAV之间的通信。该文基于光学智能反射表面(OIRS)技术,提出一个适用于UAV群的分布式OMC系统。通过在特定的UAV上设置OIRS,利用OIRS将光信号从单个UAV节点扩散到多个UAV节点。这一系统在保留UAV-OMC系统的高能效和高速度的同时,能够支持分布式UAV群的通信。对所提出的系统进行了数学建模,考虑了一系列现实因素,如OIRS的光束控制、UAV之间的相对运动和UAV的抖动等,这些因素都符合实际系统的特点。此外,该文还推导出了系统的误比特率(BER)和渐进中断概率的闭式表达式。基于理论分析和模拟结果,讨论了各个参数和系统设计的影响。 展开更多

关键词 光移动通信 光学智能反射表面 无人机 性能分析

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智能反射表面辅助的非正交多址接入系统用户分组、波束赋形与相移的优化 被引量：2

4

作者 雷维嘉 于顺洪 +1 位作者 雷宏江 唐宏 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期858-866,共9页

该文研究智能反射表面(IRS)辅助的多天线非正交多址接入(NOMA)网络中用户分组、发送波束赋形、相移等的联合优化问题。系统中1个分组分配1个波束并在组内进行连续干扰消除检测。该文提出一种不依赖于发送波束赋形和IRS相移的用户分组配... 该文研究智能反射表面(IRS)辅助的多天线非正交多址接入(NOMA)网络中用户分组、发送波束赋形、相移等的联合优化问题。系统中1个分组分配1个波束并在组内进行连续干扰消除检测。该文提出一种不依赖于发送波束赋形和IRS相移的用户分组配对策略,将用户分组与其他优化分离,显著降低了优化问题求解的难度和计算复杂度。进一步,联合优化基站发送波束赋形、功率分配和IRS相移矩阵,最小化基站的总发送功率。原始优化问题是一个多变量相互耦合的非凸优化问题,利用松弛变量、连续凸逼近、半定松弛、交替迭代优化等方法将原问题转化为凸问题并求解。仿真结果显示,相较于1个用户1个波束的方案,所提方案在基站天线数较少时性能更优,而在天线数较多时也与该对比方案非常接近,但所提方案的优化计算复杂度更低。而对比采用不同分组算法、随机IRS相移方案、最大比发射方案,以及无IRS的方案,所提方案的性能始终更优。 展开更多

关键词 智能反射表面 非正交多址接入 用户分组 波束赋形

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智能反射表面辅助无线信能同传系统中波束成形算法设计

5

作者 蔡幻茜 孙国皓 +1 位作者 宁召柯 张凯 《计算机应用与软件》 北大核心 2024年第12期116-122,130,共8页

针对存在智能反射面(IRS)辅助的无线信能同传(SWIPT)系统,考虑系统信道状态信息不完美的情况,提出基于Bernstein不等式安全近似的波束成形算法。引入机会约束度量信道不确定性,在满足信噪比约束和反射相位约束的情况下使传输功率最小。... 针对存在智能反射面(IRS)辅助的无线信能同传(SWIPT)系统,考虑系统信道状态信息不完美的情况,提出基于Bernstein不等式安全近似的波束成形算法。引入机会约束度量信道不确定性,在满足信噪比约束和反射相位约束的情况下使传输功率最小。外部提出交替优化算法解耦,采用Bernstein不等式将非凸约束近似为凸约束,采用内部算法处理单位模约束。最后通过MATLAB软件进行数值仿真,验证算法的有效性。数值仿真结果表明,有IRS辅助的SWIPT系统,拥有降低传输能量消耗能力以及更好的抗干扰能力。 展开更多

关键词 智能反射表面 无线信能同传系统 波束成形 机会约束

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智能反射表面辅助的MISO通信系统的物理层安全设计方案 被引量：10

6

作者 景小荣 宋振远 +2 位作者 高维 雷维嘉 陈前斌 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期117-126,共10页

智能反射表面(IRS)可通过调整反射单元的相位来提升无线通信物理层安全。针对IRS辅助的多输入单输出(MISO)通信系统,提出一种基于交替迭代的物理层安全设计方案。首先基于安全速率最大化原则,构建一个含有非凸约束的非凸目标函数;然后... 智能反射表面(IRS)可通过调整反射单元的相位来提升无线通信物理层安全。针对IRS辅助的多输入单输出(MISO)通信系统,提出一种基于交替迭代的物理层安全设计方案。首先基于安全速率最大化原则,构建一个含有非凸约束的非凸目标函数;然后采用丁克尔巴赫算法和黎曼流形优化算法将非凸问题转化为一系列易于求解的子问题;最后采用交替迭代法实现发送波束成形和IRS相移矩阵的优化设计。仿真结果表明,与现有方案相比,所提方案在计算复杂度与系统安全速率之间取得了更好的折中。 展开更多

关键词 智能反射表面 物理层安全 丁克尔巴赫算法 黎曼流形优化 安全速率

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不准确CSI下智能反射表面辅助的多用户系统物理层安全方案设计 被引量：5

7

作者 雷维嘉 翟泽旭 +1 位作者 雷宏江 唐宏 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期2299-2308,共10页

该文研究智能反射表面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)辅助的多用户下行系统中的物理层安全的优化问题。多个用户之间的信息需要相互保密,每个时隙,非信息传输的目标用户视为窃听者,因此这是一个多窃听者的安全传输系统。由于信... 该文研究智能反射表面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)辅助的多用户下行系统中的物理层安全的优化问题。多个用户之间的信息需要相互保密,每个时隙,非信息传输的目标用户视为窃听者,因此这是一个多窃听者的安全传输系统。由于信道的时变性,基站拥有窃听信道的信道状态信息(Channel State Information,CSI)为与真实的CSI间存在误差的过时信息。在此条件下,以系统最坏情况下的保密速率最大化为目标,对基站发射信息信号和人工噪声波束成形矢量,以及IRS的相移矩阵进行联合优化。原始优化问题为非凸半正定规划问题,利用松弛变量、惩罚函数、Charnes-Cooper变换和交替迭代优化等方法将原问题转化为凸问题并求解。仿真结果显示,相较于基准方案,该文所提出的优化算法能有效提高系统的保密速率。 展开更多

关键词 智能反射表面 物理层安全 系统保密速率 人工噪声 波束成形

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智能反射表面辅助的无线通信系统的物理层安全综述 被引量：17

8

作者 卢汉成 王亚正 +2 位作者 赵丹 罗涛 吴俊 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期171-184,共14页

为了满足未来无线通信系统高谱效、高能效的要求,智能反射表面(IRS)技术得到了广泛的关注与研究。通过对IRS进行设计优化,能够从不同的角度增强无线通信系统的物理层安全(PLS)。基于此,对现有的IRS增强物理层安全的研究进行整理,从信息... 为了满足未来无线通信系统高谱效、高能效的要求,智能反射表面(IRS)技术得到了广泛的关注与研究。通过对IRS进行设计优化,能够从不同的角度增强无线通信系统的物理层安全(PLS)。基于此,对现有的IRS增强物理层安全的研究进行整理,从信息理论安全、隐蔽通信、密钥生成等主要方向对现有研究进行了归纳总结,阐述了各研究热点的模型特点和关键方法。最后,对IRS增强的物理层安全进行了总结梳理,并探讨了未来的研究热点方向。 展开更多

关键词 智能反射表面 无线通信系统 物理层安全

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混合智能反射表面结构辅助的毫米波通信信道估计 被引量：12

9

作者 傅友华 陈栋 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第10期189-196,共8页

为应对毫米波通信加入智能反射表面(IRS)进行辅助通信导致系统变复杂难以获得信道状态信息(CSI)这一挑战,采用了混合智能反射表面结构,即IRS由大量无源元件和有限的射频(RF)链构成,其中有限的RF链用来估计基站/终端和IRS之间的信道。基... 为应对毫米波通信加入智能反射表面(IRS)进行辅助通信导致系统变复杂难以获得信道状态信息(CSI)这一挑战,采用了混合智能反射表面结构,即IRS由大量无源元件和有限的射频(RF)链构成,其中有限的RF链用来估计基站/终端和IRS之间的信道。基于该结构,提出一种信道估计方案。该方案根据有限的RF链,首先使用一种改进的多信号分类算法对信道的离开角和到达角同时进行估计,然后提出一种复数并联深度神经网络对路径增益进行估计。通过将所提方案和其他方法进行仿真比较,证明了所提方案的优越性。 展开更多

关键词 混合智能反射表面 毫米波 信道估计 多信号分类算法 深度神经网络

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智能反射表面辅助无线能量传输的保密率最大化算法 被引量：3

10

作者 张祖凡 张迪 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期2366-2373,共8页

为了减少窃听者对合法接收者的信息接收影响和窃听者的有用信息接收量,该文研究利用智能反射表面(IRS)来实现无线供电通信网络(WPCN)中窃听端处的波束抵消。首先在传输能量的同时进行窃听检测,IRS根据合法用户的能量状态选择是否采取防... 为了减少窃听者对合法接收者的信息接收影响和窃听者的有用信息接收量,该文研究利用智能反射表面(IRS)来实现无线供电通信网络(WPCN)中窃听端处的波束抵消。首先在传输能量的同时进行窃听检测,IRS根据合法用户的能量状态选择是否采取防窃听模式,然后在存在窃听的情况下,研究了窃听信道完美和不完美状态下系统的保密率最大化问题。分析表明,这一最大化问题是相移、功率分配、时间分配的多变量耦合非凸问题,可以采用分步优化、变量替换和S-Lemma等方法进行求解。仿真结果表明,与基准算法相比,所提算法提升了保密率,当智能反射表面元件数为80时保密率提升了44%,发射功率为40 dBm时保密率提升了34%。 展开更多

关键词 无线供电通信网络 智能反射表面 保密率

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基于智能反射表面的太赫兹通信系统设计 被引量：3

11

作者 陈智 陈文杰 马新迎 《微波学报》 CSCD 北大核心 2020年第S01期9-12,共4页

太赫兹通信是一项新兴的可应用于6G众多场景的技术。由于太赫兹波具有严重的路径损耗,短距离室内通信场景成为太赫兹通信技术应用的一项极佳选择。太赫兹波在室内易被障碍物阻挡,从而导致通信中断。针对这一问题,学术界提出了智能反射表... 太赫兹通信是一项新兴的可应用于6G众多场景的技术。由于太赫兹波具有严重的路径损耗,短距离室内通信场景成为太赫兹通信技术应用的一项极佳选择。太赫兹波在室内易被障碍物阻挡,从而导致通信中断。针对这一问题,学术界提出了智能反射表面,通过调整每一阵元的相位偏转以灵活控制太赫兹反射波束的方向。为最大化智能反射表面辅助的太赫兹多输入多输出系统的可达速率,本文联合优化预编码矩阵和智能反射表面相位偏转矩阵,本文提出了一种高效的基于线性搜索的最速下降法,该方法通过在迭代过程中动态地获取步长来设计相位偏转矩阵。仿真结果表明,所提算法实现的数据速率接近遍历搜索算法达到的最优速率,并且所提算法复杂度更低。 展开更多

关键词 太赫兹通信 智能反射表面 多输入多输出 数据速率

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智能反射表面辅助的反向散射通信系统研究综述 被引量：1

12

作者 王晔 朱铭凯 +2 位作者 李龙泽 刘娅璇 童恩 《无线电通信技术》 2023年第3期447-454,共8页

智能反射表面技术因其具有智能重构无线通信环境的卓越能力,在6G中具有广泛的应用。反向散射通信技术作为低功率通信的典型技术,可应用于超低功率通信和低成本物联网设备。概述了智能反射表面技术和反向散射通信技术,并对其研究意义进... 智能反射表面技术因其具有智能重构无线通信环境的卓越能力,在6G中具有广泛的应用。反向散射通信技术作为低功率通信的典型技术,可应用于超低功率通信和低成本物联网设备。概述了智能反射表面技术和反向散射通信技术,并对其研究意义进行了分析;从性能分析、信道估计、波束赋形、资源调度等多方面总结分析了反向散射通信技术和智能反射表面技术的研究现状及发展趋势。在此基础上,对智能反射表面辅助的反向散射通信系统进行了探讨,并对未来发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 物联网 反向散射通信技术 智能反射表面技术 信道估计 波束赋形 资源调度

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智能反射表面辅助太赫兹信道估计的低复杂度算法

13

作者 张祖凡 杨作为 王国仲 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期3640-3647,共8页

信道估计是智能反射表面(IRS)辅助太赫兹(THz)通信中的一大挑战。为了减少由收发端天线和IRS反射元件数增加引起的信道估计导频开销过大的问题,该文提出一种基于正则平行因子(CP)分解的信道估计算法。首先在分析信道特点的基础上对IRS... 信道估计是智能反射表面(IRS)辅助太赫兹(THz)通信中的一大挑战。为了减少由收发端天线和IRS反射元件数增加引起的信道估计导频开销过大的问题,该文提出一种基于正则平行因子(CP)分解的信道估计算法。首先在分析信道特点的基础上对IRS阵元进行分组设计,然后将IRS辅助的无线通信信道表示为统一数学表达式,接着利用多天线THz信道固有的低秩结构将信号接收矩阵构建成一个3维张量,并且利用基于正则平行因子分解算法对张量进行分解,最后利用相关性对信道参数进行估计。通过蒙特卡罗仿真表明,该算法在信道传输条件相同的情况下相对于基准算法有4.28 dB和7.12 dB左右的性能提升,并且具有更低的计算复杂度。 展开更多

关键词 太赫兹通信 智能反射表面 信道估计 正则平行因子分解

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零前缀OFDM中智能反射表面环境下干扰抑制算法研究

14

作者 曾嵘 邵智敏 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期2358-2365,共8页

在智能反射表面(RIS)场景下的零前缀正交频分复用(ZP-OFDM)系统中由于反射元件系数转换引起的等效信道时变,其破坏了正交频分复用(OFDM)系统的正交性并产生严重的子载波间干扰(ICI)。该文通过构建该场景下的系统传输模型,通过分析ICI功... 在智能反射表面(RIS)场景下的零前缀正交频分复用(ZP-OFDM)系统中由于反射元件系数转换引起的等效信道时变,其破坏了正交频分复用(OFDM)系统的正交性并产生严重的子载波间干扰(ICI)。该文通过构建该场景下的系统传输模型,通过分析ICI功率和对反射元件系数转换时变特性进行建模,利用构建子载波间干扰抑制矩阵对ICI进行补偿,抑制由于反射系数变化造成的等效时变信道对系统性能的影响。仿真结果表明,子载波间干扰得到了有效抑制,该文提出的干扰抑制算法对于系统的传输性能有较明显的提升。 展开更多

关键词 子载波间干扰 智能反射表面 正交频分复用 时变信道

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基于智能反射表面的中继协作安全通信技术 被引量：3

15

作者 李蒙 任清华 +2 位作者 张广大 樊志凯 崔祥巍 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2022年第3期34-40,52,共8页

在传统中继协作的通信过程中,中继节点在对信号处理时,会放大中继节点自身的干扰信号。此外,现实通信场景中往往存在窃听节点窃取重要信息。智能反射表面具备无源反射特性,能对信号的相位进行调整,以及在处理信号时能减少干扰信号的产... 在传统中继协作的通信过程中,中继节点在对信号处理时,会放大中继节点自身的干扰信号。此外,现实通信场景中往往存在窃听节点窃取重要信息。智能反射表面具备无源反射特性,能对信号的相位进行调整,以及在处理信号时能减少干扰信号的产生。针对中继节点增大干扰信号和安全传输问题,提出了基于智能反射表面的中继协作安全传输技术。考虑通信场景中存在恶意窃听节点,且窃听链路与合法链路的相关性较高的情况下,通过部署智能反射表面将基站发送的信号反射给合法用户,提高系统的安全通信质量。为了解决保密速率表达式的非凸性,采用交替优化、黎曼共轭梯度下降的算法对波束形成向量及反射相位进行交替优化。最后,通过仿真结果验证在3 GHz高频段载波下,基于智能反射表面协作通信技术在数据传输、能效、安全方面的作用优于传统中继协作通信方法。 展开更多

关键词 智能反射表面 中继协作 交替优化 物理层安全

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面向6G系统采用智能反射表面辅助的空时空间调制方案 被引量：1

16

作者 刘佳思 王磊 吴秋爽 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期56-64,共9页

针对现有的近场智能反射表面(IRS)辅助的空间调制(SM)方案频谱效率较低的问题,提出了面向6G系统采用IRS辅助的空时空间调制方案。首先,根据发射天线维度对SSB码字进行堆叠,构建堆叠SSB(SSSB)码字,并通过对SSSB码字基矩阵进行线性组合得... 针对现有的近场智能反射表面(IRS)辅助的空间调制(SM)方案频谱效率较低的问题,提出了面向6G系统采用IRS辅助的空时空间调制方案。首先,根据发射天线维度对SSB码字进行堆叠,构建堆叠SSB(SSSB)码字,并通过对SSSB码字基矩阵进行线性组合得到SM矩阵;然后针对SM矩阵设计近场IRS调制技术的信道状态激活方式,将SM矩阵与信道状态激活方式结合生成SSSB-IRS发送端信号矩阵;最后,推导了SSSB-IRS的最大似然译码公式和平均误码率的理论公式。由于采用了灵活的编码和天线激活机制,该方案比现有的典型近场IRS调制方案具有更高的频谱效率,并且可以提供二阶发射分集来对抗信道衰落。仿真结果表明:所提SSSB-IRS方案比现有的近场IRS调制技术方案具有更好的误比特率性能,在频谱效率为6.5b/(s·Hz)、误比特率达到10-5时,所提方案的信噪比增益比坐标交织正交设计的近场IRS方案提升了约4.3dB。 展开更多

关键词 空间调制 智能反射表面 发射分集 最大似然译码

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智能反射表面无线通信的信道估计与帧结构设计 被引量：5

17

作者 李然 武刚 李岩 《无线电通信技术》 2021年第1期36-43,共8页

利用超材料制造的智能反射表面,由于其无源低功耗特性而备受关注。首先概述了智能反射表面的研究背景,并总结了面向智能无线环境应用的智能反射表面研究现状,包括硬件参数、算法实现及在物理层安全方向的应用,指出了现有工作尚未考虑的... 利用超材料制造的智能反射表面,由于其无源低功耗特性而备受关注。首先概述了智能反射表面的研究背景,并总结了面向智能无线环境应用的智能反射表面研究现状,包括硬件参数、算法实现及在物理层安全方向的应用,指出了现有工作尚未考虑的问题。其次,在分析基于反射面无线通信系统结构的基础上,提出了一种基于智能反射面无线通信帧结构及信道估计方法,在较高多普勒频移情况下进行误码率性能仿真;仿真结果表明,所提出帧结构能在抵抗高移动性场景下有效降低误码率,并提升系统频谱效率。最后总结了无线通信集成智能反射表面技术亟待研究的协议切换问题。 展开更多

关键词 智能反射表面 智能无线环境 信道估计 多普勒频移 OFDM

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智能反射表面辅助的无线携能通信网络资源分配算法 被引量：12

18

作者 孙巍 宋清洋 郭磊 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期34-43,共10页

为了解决终端设备能量受限、网络覆盖范围有限等问题,实现绿色万物高效互联,引入了一种新的智能反射表面技术,构建智能反射表面辅助的无线携能通信网络。为了进一步提升该网络的总吞吐量,提出了一种以速率和最大化为目标的资源分配方案... 为了解决终端设备能量受限、网络覆盖范围有限等问题,实现绿色万物高效互联,引入了一种新的智能反射表面技术,构建智能反射表面辅助的无线携能通信网络。为了进一步提升该网络的总吞吐量,提出了一种以速率和最大化为目标的资源分配方案。考虑基站的发射功率限制、所有物联网设备最低能量需求限制和智能反射表面的相移约束,建立联合发射波束设计、功率分割比决策及相移设计的混合资源分配模型。由于所规划的问题是非凸的且变量间存在耦合关系,设计了一种有效的基于块坐标下降迭代算法,并利用连续凸近似方法和黎曼流形方法实现联合发射波束设计、功率分割比优化及相移设计。仿真结果表明,所提方案在速率和方面优于现有的资源分配方案。 展开更多

关键词 智能反射表面 无线携能通信 资源分配 波束设计 最大化速率和

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基于智能反射表面辅助的MIMO无线通信密钥快速生成 被引量：5

19

作者 唐杰 文红 +1 位作者 宋欢欢 王睿斐 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期2264-2272,共9页

近来,结合智能反射表面(IRS)辅助无线通信的密钥生成技术引发了学界的兴趣。然而目前的工作仅针对在单天线收发(SISO)系统中引入IRS辅助密钥生成,其IRS对密钥生成速率的提升效率不够高。针对此问题,该文研究了基于IRS结合MIMO系统的无... 近来,结合智能反射表面(IRS)辅助无线通信的密钥生成技术引发了学界的兴趣。然而目前的工作仅针对在单天线收发(SISO)系统中引入IRS辅助密钥生成,其IRS对密钥生成速率的提升效率不够高。针对此问题,该文研究了基于IRS结合MIMO系统的无线密钥快速生成方案,通过控制IRS反射合法双发与IRS之间的MIMO信号来构建等效的快速信道,可更显著地提升密钥生成速率(KGR)。该文首先从信息论角度对所提方案的密钥速率和安全性进行了分析与证明,推导了密钥速率性能上界的表达式。基于此,从不同的窃听场景出发,分析窃听者分别靠近合法收发方和IRS进行窃听时,其靠近的距离对密钥生成速率性能的影响,发现所提方案在密钥速率和安全性能上均得到显著提升。最后,通过仿真验证了所提方案的有效性和理论分析的正确性。 展开更多

关键词 无线网络安全 智能反射表面 物理层安全 密钥生成 MIMO

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智能反射表面辅助的全双工通信系统的物理层安全设计 被引量：4

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作者 齐本胜 饶星楠 +1 位作者 邓志祥 苗红霞 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期1990-1998,共9页

带内全双工技术可以缓解无线通信系统中频谱资源紧张的问题。为有效保障全双工通信系统的信息安全,针对全双工接入点(FD-AP)与上行用户、下行用户同时同频通信的系统模型,该文提出一种智能反射表面(IRS)辅助的物理层安全方案。考虑以最... 带内全双工技术可以缓解无线通信系统中频谱资源紧张的问题。为有效保障全双工通信系统的信息安全,针对全双工接入点(FD-AP)与上行用户、下行用户同时同频通信的系统模型,该文提出一种智能反射表面(IRS)辅助的物理层安全方案。考虑以最大化下行用户的安全速率为目标,在满足AP发射功率、AP信干噪比(SINR)以及IRS反射相移单位模的约束下,构建一个AP发射波束赋型和IRS反射相移联合优化问题。针对该变量耦合的非凸优化问题,该文采用交替优化(AO)算法迭代优化AP发射波束赋型和IRS反射相移,并提出一种基于精确罚函数法的黎曼流形优化算法,将反射相移优化子问题转换成黎曼流形上的无约束最小化问题进行求解。仿真结果表明,所提方案可以明显提升全双工通信系统的安全性能;并且相较于当前常用的半正定松弛(SDR)算法,所提算法有更低的计算复杂度。 展开更多

关键词 智能反射表面 全双工通信 物理层安全 黎曼流形优化 精确罚函数法

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