Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cs > arXiv:2507.16499v1

帮助 | 高级搜索

计算机科学 > 信息论

arXiv:2507.16499v1 (cs)
[提交于 2025年7月22日 ]

标题: 主动RIS:建模与优化

标题: Active RISs: Modeling and Optimization

Authors:Recep Akif Tasci, Panagiotis Gavriilidis, Ertugrul Basar, George C. Alexandropoulos
摘要: 可重构智能表面(RIS)增强的通信已成为下一代无线网络的变革性技术,使传播环境的可编程塑造成为可能。 然而,传统的RIS在双路径损耗效应上存在根本性的限制,这严重衰减了反射信号。 为克服这一问题,已经提出了能够放大入射信号的主动RIS架构。 本章研究了主动RIS的建模、性能分析和优化,重点关注两种硬件设计:一种是使用单个功率放大器(PA)的双RIS结构,另一种是在单元级别使用隧道二极管的反射放大结构。 对于基于PA的设计,开发了一个全面的数学模型,并推导出了接收信噪比、误码概率和能量效率(EE)的闭式表达式。 提出了一种优化框架,用于配置相位偏移和放大器增益,以在功率约束下最大化系统容量。 关于第二种设计,通过分析其I-V特性,仔细研究了将隧道二极管集成到单元中的方法,从而推导出负阻范围和功耗模型。 此外,通过紧凑的线性代数公式表征了反射系数的内在相位-幅度耦合,实现了对主动RIS的实际优化。 大量的数值仿真验证了理论分析,表明主动RIS可以有效克服双路径损耗限制,并与被动RIS相比实现有利的能量效率权衡。 最后,研究了可用功率预算与主动元件数量之间的权衡,结果表明更多的主动元件并不总能带来最佳性能。
摘要: Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS)-empowered communication has emerged as a transformative technology for next generation wireless networks, enabling the programmable shaping of the propagation environment. However, conventional RISs are fundamentally limited by the double path loss effect, which severely attenuates the reflected signals. To overcome this, active RIS architectures, capable of amplifying impinging signals, have been proposed. This chapter investigates the modeling, performance analysis, and optimization of active RISs, focusing on two hardware designs: a dual-RIS structure with a single Power Amplifier (PA), and a reflection amplification structure at the unit cell level using tunnel diodes. For the PA-based design, a comprehensive mathematical model is developed, and closed-form expressions for the received signal-to-noise ratio, bit error probability, and Energy Efficiency (EE) are derived. An optimization framework for configuring the phase shifts and amplifier gain is proposed to maximize system capacity under power constraints. Regarding the second design, the integration of a tunnel diode into the unit cell is carefully studied by analyzing its I-V characteristic, enabling the derivation of the negative resistance range and the power consumption model. Furthermore, the intrinsic phase-amplitude coupling of the reflection coefficient is characterized through compact linear algebra formulations, enabling practical optimization of active RISs. Extensive numerical simulations validate the theoretical analyses, demonstrating that active RISs can effectively overcome the double path loss limitation and achieve favorable EE trade-offs compared to passive RISs. Finally, the trade-off between the available power budget and the number of active elements is examined, revealing that a higher number of active elements does not always lead to optimal performance.
评论: 43页,15图,书的章节
主题: 信息论 (cs.IT) ; 新兴技术 (cs.ET); 信号处理 (eess.SP)
引用方式: arXiv:2507.16499 [cs.IT]
  (或者 arXiv:2507.16499v1 [cs.IT] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.16499
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI(待注册)

提交历史

来自: Panagiotis Gavriilidis MSc [查看电子邮件]
[v1] 星期二, 2025 年 7 月 22 日 11:53:29 UTC (11,463 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
cs.IT
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-07
切换浏览方式为:
cs
cs.ET
eess
eess.SP
math
math.IT

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号