近场物联网通信系统中RIS辅助的波束聚焦：基于Transformer的方法
信号处理
2025-04-18 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
极大天线阵列（ELAA）系统中天线数量的增加，使信号在物联网（IoT）通信系统中的传播模式向近场球面波传播模式转变。我们提出一种受RIS（可重构智能表面）辅助的波束聚焦机制，其中设计包含角度域和距离域的二维波束码书的挑战性在于。为解决此问题，我们引入一种新的基于Transformer的两阶段波束训练算法，包括粗搜索和细搜索阶段。该提议机制提供了具有增强空间分辨率的细粒度波束码书，从而实现精确的波束聚焦。具体而言，在第一阶段，使用简单波束码书进行波束训练，以估计设备的大致位置，并确定其位于波束聚焦范围（BFR）内还是非波束聚焦范围（NBFR）内。在第二阶段，使用更精确的波束码书进行细粒度波束搜索。实验结果揭示，RIS辅助波束聚焦的精度大幅提升。在信噪比（SNR）为20 dB时，所提方法实现了最高达97%的波束选择精度，并在不同SNR条件下相较于基线方法实现了10%至50%的提升。
关键词
引用
@article{arxiv.2504.12889,
title = {RIS-Assisted Beamfocusing in Near-Field IoT Communication Systems: A Transformer-Based Approach},
author = {Quan Zhou and Jingjing Zhao and Kaiquan Cai and Yanbo Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.12889},
year = {2025}
}