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基于深度强化学习的IRS辅助认知无线电系统波束成形算法 被引量:1
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作者 李国权 程涛 +2 位作者 郭永存 庞宇 林金朝 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第3期657-665,共9页
为进一步提升多用户无线通信系统的频谱利用率,该文提出了一种基于深度强化学习的智能反射面(IRS)辅助认知无线电网络次用户和速率最大化算法。首先在考虑次基站最大发射功率约束、次基站对主用户的干扰容限约束以及IRS相移矩阵单位模... 为进一步提升多用户无线通信系统的频谱利用率,该文提出了一种基于深度强化学习的智能反射面(IRS)辅助认知无线电网络次用户和速率最大化算法。首先在考虑次基站最大发射功率约束、次基站对主用户的干扰容限约束以及IRS相移矩阵单位模量约束的情况下,建立一个联合优化次基站波束成形和IRS相移矩阵的资源分配模型;然后提出了一种基于深度确定性策略梯度的主被动波束成形算法,联合进行变量优化以最大化次用户和速率。仿真结果表明,所提算法相对于传统优化算法在和速率性能接近的情况下具有更低的时间复杂度。 展开更多
关键词 智能反射面 认知无线电 深度强化学习 波束成形
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IRS辅助毫米波多用户系统的级联信道估计 被引量:1
2
作者 李贵勇 于晓娜 高馨雨 《电讯技术》 北大核心 2025年第1期89-95,共7页
在智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)辅助毫米波多用户系统中,针对传统信道估计方案因不完全稀疏性导致性能下降的问题,提出了一种基于多用户公共稀疏结构的3阶段联合估计方案。该方案将基于完全稀疏结构的公共参数作为... 在智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)辅助毫米波多用户系统中,针对传统信道估计方案因不完全稀疏性导致性能下降的问题,提出了一种基于多用户公共稀疏结构的3阶段联合估计方案。该方案将基于完全稀疏结构的公共参数作为先验信息,通过对用户联合估计实现性能提升。第1阶段利用用户对级联信道特定结构的共享性,估计公共参数信息。第2阶段提出一种改进的正交匹配追踪算法(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)估计用户独有的参数信息作为联合估计的初始值,还引入对支撑集原子的二次筛选,确保用于估计的支撑集最优。第3阶段基于先验信息和初始值对用户级联信道进行联合估计。仿真结果表明,所提方案较现有结构化稀疏方案可以显著减少冗余导频消耗,并且在相同导频开销下,估计精度最大提高3~4 dB。 展开更多
关键词 智能反射面(irs) 级联信道估计 正交匹配追踪算法 公共稀疏结构
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双IRS辅助的低空复杂场景通感一体化联合波束成形与反射设计
3
作者 李飞 王媛媛 +2 位作者 李汀 熊承寅 刘愚成 《南京邮电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期1-12,共12页
智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)辅助的通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)系统能够扩大信号覆盖范围并提升通信和感知性能,已成为6G通信的关键技术之一。然而,在低空复杂场景下,单IRS辅助的I... 智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)辅助的通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)系统能够扩大信号覆盖范围并提升通信和感知性能,已成为6G通信的关键技术之一。然而,在低空复杂场景下,单IRS辅助的ISAC系统难以应对用户和感知目标移动带来的路损和遮挡问题,导致信号传输质量下降。为解决该问题,文中提出一种基于双IRS辅助通感一体化联合波束成形与反射设计优化方案。首先,建立双IRS辅助ISAC系统的优化模型,在满足基站(Base Station,BS)传输功率和感知性能的约束条件下,联合优化BS一体化发射波束成形和双IRS的反射系数矩阵,以最大化通信用户的可达速率。然后,利用分数规划方法将联合优化问题解耦为一体化波束成形和双IRS相移优化两个子问题,以降低计算复杂度。基于二阶锥约束设计通感波束成形方案,并采用逐次凸逼近和交替方向乘子法解决双IRS耦合导致的反射设计复杂度问题,并通过交替优化得到双IRS的最优反射相移。最后,设计了IRS反射相移与通感联合波束成形交替优化算法,以提高系统整体性能。仿真结果表明,所提算法具有良好的收敛性和有效性,双IRS辅助ISAC方案能够显著提升低空复杂通感系统性能。 展开更多
关键词 智能反射面 通感一体化 波束成形 非凸优化问题
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基于多用户反射单元选择的IRS速率最大化算法
4
作者 韩东升 蒋智泉 《电子测量技术》 北大核心 2025年第6期99-105,共7页
智能反射面(IRS)是未来6G的关键技术之一,然而在多用户系统中,系统的计算复杂度随反射单元数量和用户数量增加而大幅度增加,系统的优化设计面临着极大挑战。为此,本文提出了一种基于多用户反射单元选择的低计算复杂传输速率最大化算法... 智能反射面(IRS)是未来6G的关键技术之一,然而在多用户系统中,系统的计算复杂度随反射单元数量和用户数量增加而大幅度增加,系统的优化设计面临着极大挑战。为此,本文提出了一种基于多用户反射单元选择的低计算复杂传输速率最大化算法。该算法根据用户的速率需求和信道状况,选择匹配的反射单元,综合考虑相移设置和基站波束赋形,进行联合优化,建立了一个用户速率最大化问题。由于该优化问题变量之间存在高度耦合。因此,将原始问题划分为两个子问题进行求解,使用半正定松弛得到近似解。仿真结果表明,本文算法可以大幅降低系统的计算复杂度同时提高下行传输速率,相比与无IRS辅助系统,传输速率提升约50%;与随机相位IRS相比,传输速率提升约30%。 展开更多
关键词 智能反射面 选择算法 计算复杂度 资源分配
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面向通信抗干扰的IRS-NOMA系统上行链路和速率的优化
5
作者 张锐 《火力与指挥控制》 北大核心 2025年第3期49-55,共7页
智能反射面可有效调整通信信道,能提升战场环境下的抗干扰能力。结合非正交多址接入技术,提出基于流行优化算法的上行链路和速率的优化方案。将战场中的战车视为用户,这些用户构成一个通信网络。ISMO方案通过联合优化IRS相移和用户传输... 智能反射面可有效调整通信信道,能提升战场环境下的抗干扰能力。结合非正交多址接入技术,提出基于流行优化算法的上行链路和速率的优化方案。将战场中的战车视为用户,这些用户构成一个通信网络。ISMO方案通过联合优化IRS相移和用户传输功率,最大化系统和速率。建立最大化和速率的优化问题,考虑到优化问题的非凸性,引用交替优化技术获取用户传输功率和IRS相移的解。仿真结果表明,相比于同类方案,ISMO方案提升了系统和速率。 展开更多
关键词 智能反射面 非正交多址接入 和速率 流形优化 黎曼梯度
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IRS辅助的无人机系统安全通信能效优化方案 被引量:2
6
作者 王亚彬 梁彦 李飞 《南京邮电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期68-78,共11页
智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)辅助的无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)通信系统结合了UAV的高移动性与IRS被动波束成形的能力,可以有效提升系统的通信性能。然而,UAV与地面用户所构成的广播信道易被窃听,导致UAV... 智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)辅助的无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)通信系统结合了UAV的高移动性与IRS被动波束成形的能力,可以有效提升系统的通信性能。然而,UAV与地面用户所构成的广播信道易被窃听,导致UAV通信的安全面临巨大挑战。同时,UAV机载能量受限的问题也是限制UAV通信系统性能的潜在瓶颈。为了平衡UAV通信系统的安全通信速率和UAV能耗之间的关系,引入了UAV通信系统的安全通信能效理念,进而提出了IRS辅助的UAV系统安全通信能效优化方案。首先,建立了IRS辅助UAV通信系统的优化模型,通过联合优化UAV的飞行轨迹、速度以及IRS的相移,最大化系统的安全通信能效。然后,利用交替迭代优化的思想将优化问题解耦为3个独立的子问题。最后,基于丁克尔巴赫变换、连续凸近似和黎曼流形优化求解子问题,并通过迭代获得联合优化的结果。仿真结果表明,该方案可以有效地提高IRS辅助UAV通信系统的安全通信能效。 展开更多
关键词 无人机 物理层安全 智能反射面 黎曼流形优化
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基于深度强化学习的IRS辅助无线传感网充电策略研究 被引量:1
7
作者 白义倩 刘韬 +1 位作者 杨晋 张亮 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第1期11-16,共6页
无线可充电传感器网络(WRSNs)广泛应用于许多领域,然而,传感器节点的电池容量有限阻碍了其发展。借助无线能量传输技术,引入智能反射面(IRS)对传感器节点进行无线充电已成为延长WRSNs寿命的一项有前景的技术。但在大规模WRSNs环境中,传... 无线可充电传感器网络(WRSNs)广泛应用于许多领域,然而,传感器节点的电池容量有限阻碍了其发展。借助无线能量传输技术,引入智能反射面(IRS)对传感器节点进行无线充电已成为延长WRSNs寿命的一项有前景的技术。但在大规模WRSNs环境中,传统强化学习方法会遇到维度灾难而导致学习效率低下,于是提出了一种无模型深度强化学习(DRL)的WRSNs能量传输方案。首先,研究如何对IRS的相位偏移进行优化,来补充传感器能量供应的问题,使得目标节点处的接收功率最大化;基于上述相移优化,在WRSNs中以IRS作为智能体,结合传感器实时状态,设计基于DRL的高效充电算法,采用不同的双网络结构解决传统DRL算法会存在的过估计问题,克服大规模网络下强化学习计算量过大和学习效率下降的问题。仿真结果表明:该算法能够达到显著降低节点失效率并最大程度地延长WRSNs生命周期的目的。 展开更多
关键词 无线传感器网络 智能反射面 相位偏移优化 深度强化学习 双网络结构
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基于IRS的D2D隐蔽通信
8
作者 顾蔡晨 王斌 +1 位作者 黄纯华 王文鼐 《南京邮电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期47-55,共9页
对D2D(Device to Device)通信系统的隐蔽通信问题进行研究,提出了一种基于智能反射面(Intelligent Reflecting Surfaces,IRS)的D2D通信系统,该系统采用双IRS模式。首先分析了各信号的信干噪比(SINR)和各自的期望值,并据此推导出系统遍... 对D2D(Device to Device)通信系统的隐蔽通信问题进行研究,提出了一种基于智能反射面(Intelligent Reflecting Surfaces,IRS)的D2D通信系统,该系统采用双IRS模式。首先分析了各信号的信干噪比(SINR)和各自的期望值,并据此推导出系统遍历总容量的解形式,接着针对隐蔽通信建立了二元假设问题,推导出误检测率的解形式,并据此计算出平均最小误检测率。除此之外,还分析了无IRS系统的遍历总容量和平均最小误检测率,与双IRS系统进行对比。仿真结果表明,双IRS系统的遍历总容量和平均最小误检测率优于无IRS系统,双IRS系统能够比传统的无IRS系统获得更高的容量和更低的误检测率。 展开更多
关键词 D2D 智能反射面 隐蔽通信 遍历总容量
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基于RSMA的IRS辅助通感一体化系统安全传输方案
9
作者 杨晓宇 梁彦 李飞 《信号处理》 北大核心 2025年第7期1264-1274,共11页
在传统的通感一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)系统中,通信和感知功能之间的频谱共享和信号的广播特性导致ISAC系统容易遭受窃听者的恶意攻击。为了解决ISAC系统中的信息传输安全问题,本文提出了一种速率分割多址(Rat... 在传统的通感一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)系统中,通信和感知功能之间的频谱共享和信号的广播特性导致ISAC系统容易遭受窃听者的恶意攻击。为了解决ISAC系统中的信息传输安全问题,本文提出了一种速率分割多址(Rate-Splitting Multiple Access,RSMA)传输框架下的智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)辅助ISAC系统的安全传输方案。首先,建立基于RSMA的IRS辅助ISAC系统多用户下行通信传输模型,当窃听者试图窃取合法用户的机密信息时,通过RSMA提供的速率分割特性对公共信息和私有信息的波束成形进行联合设计,使窃听用户解码私有信息时受到来自公共信息的额外干扰,同时利用IRS提供的反射波束成形增益,保障ISAC系统的安全通信。其次,建立以最大化系统保密速率为目标的优化问题,在满足基站功率预算、IRS反射相移约束以及感知目标方向上波束增益约束的前提下,对公共信息和私有信息的波束成形向量、速率分割向量以及IRS的相移矩阵进行联合设计。然后,利用交替优化处理该非凸问题,在采用半正定松弛(SemiDefinite Relaxation,SDR)算法消除非凸秩一约束的基础上,通过连续凸近似(Successive Convex Approximation,SCA)方法将两个非凸的子问题近似成凸优化问题。仿真结果表明,相较于基于传统多址技术的传输方案,该方案能够在满足感知性能要求的同时获得更高的安全性能增益,同时证实了在ISAC系统中优化IRS反射相移的有效性。 展开更多
关键词 通感一体化 速率分割多址 智能反射面 安全通信
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IRS增强的UAV机会接入宽带CR系统资源分配与安全优化
10
作者 赵国兴 刘富辉 +2 位作者 晏子祥 吴伟 田峰 《南京邮电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期38-47,共10页
提出了一种智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)增强的无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)机会接入宽带认知无线电(Cognitive Radio,CR)系统,以提升系统频谱效率并确保物理层安全(Physical Layer Security,PLS)。通过联... 提出了一种智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)增强的无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)机会接入宽带认知无线电(Cognitive Radio,CR)系统,以提升系统频谱效率并确保物理层安全(Physical Layer Security,PLS)。通过联合优化UAV的波束赋形和飞行轨迹、IRS的反射系数、用户和IRS的关联选择、子载波选择及感知时间,在满足主用户可容忍最大干扰和次级用户最小安全速率需求的前提下,最大化次级网络的和安全速率。由于包含整数规划约束、非线性约束以及优化变量之间的相互耦合,因此导致问题高度非凸。为此,采用了深度强化学习(Deep Rein‑forcement Learning,DRL)算法,包括决斗双重深度Q网络(Dueling Double Deep Q Network,D3QN)算法和软性演员-评论家(Soft Actor‑Critic,SAC)算法。该方法能够高效处理复杂的混合变量优化问题,以提高算法的稳定性和收敛速度,确保在动态环境中获得更优的资源分配和通信安全性能。仿真结果表明,所提方法在通信安全和频谱效率方面显著优于基准方案。IRS、UAV和CR技术的引入显著提升了系统的频谱利用率和用户的安全速率。此外,所提方法在动态环境中展现了较高的稳定性和快速的收敛速度。 展开更多
关键词 智能反射面 增强无人机 机会接入 认知无线电 物理层安全 深度强化学习算法
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IRS-D2D混合通信车联网场景下的资源优化策略 被引量:1
11
作者 吴微 徐涴砯 《计算机应用研究》 北大核心 2025年第2期560-565,共6页
针对城市道路车联网存在视距链路阻塞和资源有限等问题,提出一种基于混合通信车联网场景下的智能反射面(IRS)辅助的资源优化策略。该方案构建了IRS辅助的车联网系统,并在该系统中使用D2D技术增加距离基站较远车辆的数据传输能力。为了... 针对城市道路车联网存在视距链路阻塞和资源有限等问题,提出一种基于混合通信车联网场景下的智能反射面(IRS)辅助的资源优化策略。该方案构建了IRS辅助的车联网系统,并在该系统中使用D2D技术增加距离基站较远车辆的数据传输能力。为了提升系统的频谱效率,在该系统中引入认知无线电技术(CR),将D2D用户下垫式地接入基站用户信道,在不超过基站用户预设干扰门限的情况下传输数据。针对所构建的IRS-D2D混合通信车联网系统模型,提出基于系统和速率最大化的有限资源优化分配问题。在满足用户通信服务质量的条件下,通过联合优化功率分配、IRS相移和频谱资源分配的方法,实现系统和速率的最大化。由于提出的优化问题是一个多变量的混合整数非凸问题,难以在多项式时间内求得最优值,故采用两阶段联合分配方案。具体地,在第一阶段,联合优化功率分配和IRS相移,通过松弛变量法得到局部最优解。在第二阶段,使用交替优化算法进行频谱资源分配。仿真结果表明,IRS辅助车联网的资源优化策略提升了系统的和速率和频谱效率,所提资源分配方案优于现有方案。由此IRS-D2D的通信技术可以应用在车联网中。 展开更多
关键词 智能反射面 车联网 D2D 认知无线电 资源分配
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IRS辅助OFDMA系统中的宽带相移模型和系统优化
12
作者 余宁 雷维嘉 《南京邮电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期48-57,共10页
针对IRS反射相移与信号频率的相关性,提出一种较为简单但能较准确地描述不同子载波相移量与中心频率相移量关系的数学模型。在此基础上,提出最大化系统和速率的IRS中心频率相移矩阵、OFDMA子载波与功率分配的联合优化问题。首先将该优... 针对IRS反射相移与信号频率的相关性,提出一种较为简单但能较准确地描述不同子载波相移量与中心频率相移量关系的数学模型。在此基础上,提出最大化系统和速率的IRS中心频率相移矩阵、OFDMA子载波与功率分配的联合优化问题。首先将该优化问题分解为IRS相移优化和子载波与功率分配优化两个子问题,然后采用交替迭代优化的方式获得原问题的解。其中,IRS相移优化子问题利用逐次凸逼近方法转换为凸问题后再求解,而子载波与功率分配优化子问题则采用贪婪算法和注水算法求解。仿真结果表明,采用IRS并对相移矩阵进行优化方案的和速率显著高于无IRS的方案和有IRS但相移随机取值的方案;相较于假设所有子载波相移相同的方案,所提方案在实际IRS相移条件下可获得更高的和速率。 展开更多
关键词 智能反射面 正交频分多址接入 宽带相移模型
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IRS赋能的共生无线电系统的传输设计与优化
13
作者 贾哲 雷维嘉 《西安电子科技大学学报》 北大核心 2025年第1期50-59,共10页
研究智能反射面赋能的共生无线电系统中的传输方案设计与性能优化问题。系统中,智能反射面辅助多天线基站与主用户的通信,同时作为反向散射装置生成次级信号,向次级用户传输信息。智能反射面采用开关键控方式,通过控制反射单元的开关实... 研究智能反射面赋能的共生无线电系统中的传输方案设计与性能优化问题。系统中,智能反射面辅助多天线基站与主用户的通信,同时作为反向散射装置生成次级信号,向次级用户传输信息。智能反射面采用开关键控方式,通过控制反射单元的开关实现对基站反射信号的调制和散射,次级用户则使用能量检测法进行次级符号的检测。在保证主传输的最小传输速率的条件下,对基站波束成形矢量和智能反射面的相移矩阵进行联合优化,最小化次级传输的差错概率。原始优化问题为非凸问题,通过采用半正定松弛法和交替迭代优化等方法对原问题进行转化和求解。最后对所提方案进行仿真验证,结果表明,相较于基准方案,所提方案不仅可以提高主传输系统的性能,而且可以获得更低的次级传输误比特率,且误比特率随发送功率、天线数和智能反射面反射单元数增加具有明显更高的下降速率。 展开更多
关键词 智能反射面 共生无线电 误比特率 波束成形
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一种IRS辅助的毫米波系统单基站定位算法
14
作者 夏渔平 邓平 《电光与控制》 北大核心 2025年第3期1-6,41,共7页
针对非视距环境下毫米波系统中视距路径被遮挡导致的定位性能急剧下降的问题,提出了一种单个智能反射面辅助的多天线毫米波单基站系统三维定位和方向角估计算法。首先,利用毫米波信道的稀疏特性,结合张量理论,将与位置信息相关的信道参... 针对非视距环境下毫米波系统中视距路径被遮挡导致的定位性能急剧下降的问题,提出了一种单个智能反射面辅助的多天线毫米波单基站系统三维定位和方向角估计算法。首先,利用毫米波信道的稀疏特性,结合张量理论,将与位置信息相关的信道参数估计问题转换为张量分解问题进行求解;然后,基于估计的定位相关参数,利用混合到达时间、到达角度和出发角度定位算法估计出移动台的位置坐标和方向角。为了评估所提定位算法的性能,推导了移动台位置和方向角估计误差的理论界限。仿真实验结果表明,所提定位算法能够较好地接近估计误差理论界限,验证了所提算法的有效性。 展开更多
关键词 毫米波定位 智能反射面 张量分解 克拉美罗界限
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离散相移IRS辅助放大转发中继网络的性能分析
15
作者 董榕恩 谢中毅 +2 位作者 马海波 赵飞龙 束锋 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第1期138-146,共9页
作为一种通过算法智能地控制信号反射来重构无线通信环境的新技术,智能反射面(IRS)近年来受到了广泛关注。与传统的中继系统相比,IRS辅助的中继系统可有效节约成本和能耗,并显著提高系统性能。然而,配备离散移相器的IRS会导致相位量化误... 作为一种通过算法智能地控制信号反射来重构无线通信环境的新技术,智能反射面(IRS)近年来受到了广泛关注。与传统的中继系统相比,IRS辅助的中继系统可有效节约成本和能耗,并显著提高系统性能。然而,配备离散移相器的IRS会导致相位量化误差,从而降低接收机的接收性能。为了分析IRS相位量化误差导致的性能损失,该文基于弱大数定律和瑞利分布,在瑞利信道下,推导了关于移相器量化比特数的双IRS辅助放大转发中继网络的信噪比性能损失与可达速率的闭合表达式。此外,基于Taylor级数展开表达式,推导了其近似性能损失闭合表达式。仿真结果表明,系统的信噪比和可达速率性能损失随着量化比特数的增加而逐渐减小,而随着IRS相移元件数的增加而逐渐增大。当量化比特数为4时,系统的信噪比和可达速率性能损失分别小于0.06 dB和0.03 bit/(s·Hz)。 展开更多
关键词 智能反射面 放大转发中继 信噪比 可达速率
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IRS辅助的感知与隐蔽通信一体化资源分配算法
16
作者 周小波 阮丹阳 +2 位作者 周修颖 夏桂阳 束锋 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第2期375-385,共11页
为了解决感知与通信一体化(ISAC)系统中的信息安全传输问题,该文研究智能反射面(IRS)辅助的感知与隐蔽通信一体化(ISACC)系统中的资源分配算法。首先,分析监测者Willie的最优检测性能,并推导了其最小检测错误概率的下界表达式。随后,推... 为了解决感知与通信一体化(ISAC)系统中的信息安全传输问题,该文研究智能反射面(IRS)辅助的感知与隐蔽通信一体化(ISACC)系统中的资源分配算法。首先,分析监测者Willie的最优检测性能,并推导了其最小检测错误概率的下界表达式。随后,推导目标估计的平均克拉美罗下界(CRLB)的解析表达式。在此基础上,构建以最小化平均CRLB为目标函数,以隐蔽需求、通信速率需求、IRS相移等为约束的优化问题。提出基于交替优化(AO)的惩罚连续凸近似(PSCA)的算法联合设计了感知信号协方差矩阵、通信信号波束成形以及IRS相移。仿真结果表明,所提IRS辅助的ISACC系统方案可以较好地均衡目标感知性能和隐蔽无线通信性能。 展开更多
关键词 感知与通信一体化 智能反射面 隐蔽通信 克拉美罗下界 波束成形
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IRS辅助毫米波通信系统中基于分式规划理论的高能效优化方法
17
作者 颜娟娟 李民政 《计算机应用与软件》 北大核心 2025年第4期100-106,共7页
在IRS(Intelligent Reflecting Surface)辅助毫米波通信系统中现有的能效优化方法中存在复杂度较高、算法中存在的影响因素较多等的问题,为了解决该问题,提出基于分式规划理论的高能效优化方法。具体来说,就是利用Dinkelbach、连续凸逼... 在IRS(Intelligent Reflecting Surface)辅助毫米波通信系统中现有的能效优化方法中存在复杂度较高、算法中存在的影响因素较多等的问题,为了解决该问题,提出基于分式规划理论的高能效优化方法。具体来说,就是利用Dinkelbach、连续凸逼近等技术,联合优化基站端混合预编码和IRS的反射相移矩阵。仿真结果表明,与传统的无智能反射面的系统相比,混合预编码和相移矩阵的联合设计下系统的能量效率约提升了215%。结果还表明,在智能反射面部署更多的低成本无源元件可以显著提升系统下行链路的能量效率。 展开更多
关键词 智能反射面 毫米波通信 混合预编码 能量效率
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IRS辅助无人机轨迹优化在WSN中节能数据采集
18
作者 吴广通 张爽 +2 位作者 田文 刘光杰 戴跃伟 《电子测量技术》 北大核心 2025年第11期131-139,共9页
在无线传感器网络(WSN)中,为了提高传感器节点(SNs)的能量效率,延长WSN的使用寿命,通常采用UAV作为数据采集器。然而,由于传统的UAV飞行轨迹设定存在能耗高的特点,此外,部分节点在地理特征存在通信信道较差的问题。针对以上问题,提出了... 在无线传感器网络(WSN)中,为了提高传感器节点(SNs)的能量效率,延长WSN的使用寿命,通常采用UAV作为数据采集器。然而,由于传统的UAV飞行轨迹设定存在能耗高的特点,此外,部分节点在地理特征存在通信信道较差的问题。针对以上问题,提出了一种基于IRS辅助UAV轨迹优化的WSN节能数据采集方法,该方法利用IRS通过反射传感器所发的信号增强UAV采集数据的能力,通过优化UAV轨迹提高WSN节点的能量效率。具体来说,首先构建IRS辅助UAV空地信道模型,然后构建面向UAV飞行轨迹和唤醒机制约束的WSN能耗目标函数,通过块坐标下降技术,将目标函数转化为对UAV的飞行轨迹和SNs的唤醒调度策略的优化问题。通过仿真,与3种典型无人机轨迹优化方法相比,该方案产生的能量消耗分别降低了91.0%、61.5%和41.6%,证明了该方法明显提高了WSN能量效率。 展开更多
关键词 智能反射面 无人机轨迹优化 无线传感器网络 节能数据采集 混合信道模型
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IRS辅助的感知增强认知无线电网络资源分配方案 被引量:3
19
作者 李飞 吴少聪 +3 位作者 李汀 季薇 梁彦 宋云超 《信号处理》 CSCD 北大核心 2024年第2期326-335,共10页
在过去的几十年里,大部分可用频谱已被用于高速通信服务。这导致了无线通信系统中的频谱资源稀缺问题。另一方面,大量可用频谱的利用率并不高。为提升通信系统的频谱利用率,学界提出了基于共享的认知无线电技术。认知无线电允许次用户... 在过去的几十年里,大部分可用频谱已被用于高速通信服务。这导致了无线通信系统中的频谱资源稀缺问题。另一方面,大量可用频谱的利用率并不高。为提升通信系统的频谱利用率,学界提出了基于共享的认知无线电技术。认知无线电允许次用户与主用户共享频谱资源,对于提升无线通信网络的频谱效率十分重要,然而目前基于认知无线电的通信网络存在着低信噪比情况下感知性能低下、严苛干扰条件下性能提升受限等缺点。最近,智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)被广泛应用在无线通信的各个领域,可以智能调控无线传输环境以满足频谱和能效的高要求。为了进一步提升认知无线电感知性能与频谱效率,提出了一种新颖的IRS辅助的感知增强频谱共享认知无线电网络。针对此网络,建立了次用户和速率最大化优化问题,联合优化次基站波束赋形向量、智能反射面相移矩阵、感知时间。因存在变量耦合,所构建的优化问题是非凸的,提出一种基于块坐标下降(Block Coordinate Descent,BCD)的迭代算法以交替优化波束形成和智能反射面相位以及感知时间。以逐次凸逼近(Successive Convex Approximation,SCA)求解非凸目标和约束函数,并利用半正定松弛(Semidefinite Relaxation,SDR)解决秩一条件约束,采用一维搜索来寻找最佳感知时间。通过仿真结果证明提出的方法能够快速收敛且对认知无线电网络的感知性能以及频谱效率有较大提升作用。 展开更多
关键词 频谱感知 频谱共享 认知无线电 智能反射面
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IRS辅助的全双工通感一体化波束成形设计 被引量:1
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作者 刘期烈 王龙 +3 位作者 辛雅楠 方家成 陈前斌 陶宇 《电信科学》 北大核心 2024年第7期63-75,共13页
为了解决传统通感一体化(integrated sensing and communication,ISAC)场景中通信和感知系统收发信号的切换频率差异以及通信易受障碍物阻挡的问题,将全双工(full-duplex,FD)技术和智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)引入I... 为了解决传统通感一体化(integrated sensing and communication,ISAC)场景中通信和感知系统收发信号的切换频率差异以及通信易受障碍物阻挡的问题,将全双工(full-duplex,FD)技术和智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)引入ISAC系统,研究ISAC场景下IRS辅助的FD波束成形设计。基于IRS相移约束、基站接收波束成形约束、基站最大发射功率约束、上行用户最大发射功率约束、雷达感知阈值约束,建立了上下行用户和速率最大化波束成形优化问题。利用交替优化、连续凸逼近、半正定松弛、变量替换、半正定规划将原非凸优化问题转换成凸优化问题进行求解。仿真结果表明,在所考虑的通信性能指标下,所提方案相比对应的半双工和随机IRS方案分别提升了89.02%和70.15%。 展开更多
关键词 智能反射面 通感一体化 全双工 波束成形
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