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2024, 46(6): 2462-2469.
doi: 10.11999/JEIT230699
刊出日期：2024-06-30
能量效率(EE)是5G+/6G無線通信的重要設(shè)計指標(biāo)，而智能反射面(RIS)被普遍認(rèn)為是改善EE的潛在手段。不同于被動RIS，混合RIS由有源和無源元件組成，對來波移相的同時可放大信號強(qiáng)度，能夠有效克服被動RIS引起的“乘性衰落”效應(yīng)。鑒于此，該文提出一種混合RIS輔助通信感知一體化(ISAC)的下行鏈路傳輸系統(tǒng)。為探究數(shù)據(jù)傳輸速率與能耗之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，該文以RIS輔助ISAC網(wǎng)絡(luò)能量效率最大化為目標(biāo)，在滿足基站(BS)發(fā)射功率、波束圖增益以及混合RIS功率和幅值約束的條件下，聯(lián)合優(yōu)化基站端的波束賦形和混合RIS的相移。為解決該復(fù)雜的分?jǐn)?shù)規(guī)劃問題，提出基于交替優(yōu)化(AO)的算法來求解。為克服AO算法中引入輔助變量造成算法復(fù)雜度高的難題，利用耦合優(yōu)化變量的關(guān)聯(lián)，提出一種基于級聯(lián)深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的求解算法。仿真結(jié)果表明，提出的混合RIS輔助ISAC方案在和速率、能效方面皆優(yōu)于現(xiàn)有方案，且算法收斂速度快。
2023, 45(6): 1990-1998.
doi: 10.11999/JEIT220547
刊出日期：2023-06-10
帶內(nèi)全雙工技術(shù)可以緩解無線通信系統(tǒng)中頻譜資源緊張的問題。為有效保障全雙工通信系統(tǒng)的信息安全，針對全雙工接入點(FD-AP)與上行用戶、下行用戶同時同頻通信的系統(tǒng)模型，該文提出一種智能反射表面(IRS)輔助的物理層安全方案?？紤]以最大化下行用戶的安全速率為目標(biāo)，在滿足AP發(fā)射功率、AP信干噪比(SINR)以及IRS反射相移單位模的約束下，構(gòu)建一個AP發(fā)射波束賦型和IRS反射相移聯(lián)合優(yōu)化問題。針對該變量耦合的非凸優(yōu)化問題，該文采用交替優(yōu)化(AO)算法迭代優(yōu)化AP發(fā)射波束賦型和IRS反射相移，并提出一種基于精確罰函數(shù)法的黎曼流形優(yōu)化算法，將反射相移優(yōu)化子問題轉(zhuǎn)換成黎曼流形上的無約束最小化問題進(jìn)行求解。仿真結(jié)果表明，所提方案可以明顯提升全雙工通信系統(tǒng)的安全性能；并且相較于當(dāng)前常用的半正定松弛(SDR)算法，所提算法有更低的計算復(fù)雜度。
2024, 46(8): 3155-3164.
doi: 10.11999/JEIT231235
刊出日期：2024-08-30
針對可重構(gòu)智能表面(Reconfigurable Intelligent Reflecting Surface, RIS)輔助的物理層安全通信，該文設(shè)計了基于混合有源-無源RIS和人工噪聲(Artificial Noise, AN)輔助的安全傳輸方案?？紤]基站和RIS的功率約束以及RIS無源反射元件的反射系數(shù)恒模約束，以最大化系統(tǒng)安全傳輸速率為目標(biāo)，構(gòu)建基站發(fā)射波束成形、AN波束向量、RIS反射系數(shù)矩陣聯(lián)合優(yōu)化問題。使用交替優(yōu)化(Alternating Optimization, AO)、權(quán)值最小均方誤差(Weighted Minimum Mean Square Error, WMMSE)和半定松弛(Semi-definite Relaxation, SDR)算法，求解所構(gòu)建的變量高度耦合的非凸優(yōu)化問題。仿真結(jié)果表明，混合RIS輔助安全傳輸方案，能夠有效提高系統(tǒng)的安全速率，與無源RIS相比，能夠有效克服“雙衰落”效應(yīng)導(dǎo)致的安全速率降低，與有源RIS相比，具有更高的能量效率。
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doi: 10.11999/JEIT240612
近年來，有源可重構(gòu)智能表面(ARIS)技術(shù)獲得了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。然而，ARIS在多RIS輔助無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用還缺乏相關(guān)研究。針對此問題，該文提出基于雙RIS輔助的無線通信系統(tǒng)模型。模型假設(shè)基站(BS)和用戶之間的直連鏈路受阻，僅通過RIS形成的反射鏈路進(jìn)行通信。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)ARIS與被動RIS(PRIS)的不同組合情況，提出4種RIS組合模型。模型的目標(biāo)是優(yōu)化基站波束賦形、RIS的相移矩陣和功率分配因子，以最大化系統(tǒng)通信容量。由于該優(yōu)化問題為非凸問題，該文采用了交替優(yōu)化算法(AO)與連續(xù)凸逼近(SCA)對問題進(jìn)行處理。仿真結(jié)果表明，無論基站發(fā)射功率高或低，TAAR組合模型的性能均顯著優(yōu)于傳統(tǒng)單ARIS配置。
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doi: 10.11999/JEIT240643
為了解決感知與通信一體化(ISAC)系統(tǒng)中的信息安全傳輸問題，該文研究智能反射面(IRS)輔助的感知與隱蔽通信一體化(ISACC)系統(tǒng)中的資源分配算法。首先，分析監(jiān)測者Willie的最優(yōu)檢測性能，并推導(dǎo)了其最小檢測錯誤概率的下界表達(dá)式。隨后，推導(dǎo)目標(biāo)估計的平均克拉美羅下界(CRLB)的解析表達(dá)式。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建以最小化平均CRLB為目標(biāo)函數(shù)，以隱蔽需求、通信速率需求、IRS相移等為約束的優(yōu)化問題。提出基于交替優(yōu)化(AO)的懲罰連續(xù)凸近似(PSCA)的算法聯(lián)合設(shè)計了感知信號協(xié)方差矩陣、通信信號波束成形以及IRS相移。仿真結(jié)果表明，所提IRS輔助的ISACC系統(tǒng)方案可以較好地均衡目標(biāo)感知性能和隱蔽無線通信性能。
