Optimal Energy Beamforming under Per-Antenna Power Constraint
能量波束形成是提高无线电能传输效率的关键技术。在本文中，我们研究的最佳EB下的每天线功率约束（PAC），这是更实际的比传统的和功率约束（SPC）。我们考虑一个多天线能量发射器（ET）与PAC广播无线能量多个随机放置的能量接收器（ER）在其小区区域内。我们考虑和能量最大化问题与PAC，并提供了最佳的解决方案结构的一般情况下。这种最优结构意味着在PAC下发送一个能量波束是最优的，这意味着发送协方差矩阵的秩是类似于SPC的秩。我们还推导了两种特殊情况下的封闭形式的解决方案，并提出了两个次优的解决方案，一般情况下，执行非常接近最佳波束形成。
2018-02-11 cs.IT math.IT
SoftNull: Many-Antenna Full-Duplex Wireless via Digital Beamforming
在本文中，我们提出并研究了一种数字控制的方法，称为软同步，使全双工多天线系统。与大多数依靠模拟消除器来抑制自干扰的设计不同，SoftwareTM依靠数字发射波束成形来减少自干扰。软干扰并不试图完美地消除自干扰，而是试图充分减少自干扰，以防止淹没接收机的动态范围。剩余的自干扰然后由接收器数字地消除。我们评估的性能，Softcraft使用测量从72元天线阵列在室内和室外环境。我们发现，Softcycle可以显着优于半双工的小小区在多天线制度，其中天线的数量是远远超过同时服务的用户数量。
2017-03-26 cs.IT math.IT
Weighted Fair Multicast Multigroup Beamforming under Per-antenna Power Constraints
一个多天线发射机，传达独立的公共数据集不同的用户群被认为是。这种模型被称为物理层多播到多个同信道组。在这种情况下，解决了由每个天线辐射的最大允许功率电平的实际约束。每天线功率受限系统相对于预定的服务质量权重在最大公平意义上被优化。换句话说，通过最大化其加权信号与干扰加噪声比来提升最差缩放用户。因此，一个详细的解决方案，以解决加权最大-最小公平多组组播问题下的每天线功率约束。通过突出的应用和范例的影响，新的约束。更重要的是，鲁棒的每天线约束的多组组播波束形成的解决方案。最后，一个广泛的性能评估量化的增益所提出的算法在现有的解决方案，并展示其准确性，每天线功率受限的系统。
2014-06-29 cs.IT math.IT
Cooperative Beamforming for Dual-Hop Amplify-and-Forward Multi-Antenna Relaying Cellular Networks
研究了放大转发中继蜂窝网络中基站、中继站和移动终端均配置多天线的线性波束形成设计问题。该设计基于最小均方误差准则，同时考虑了上行链路和下行链路的情况。研究发现，下行链路和上行链路波束成形设计问题具有相同的形式，可以使用具有相同结构的迭代算法来求解设计问题。针对上行链路系统满载或过载的具体情况，推导了一种新的波束形成算法，并揭示了它与现有的几种传统MIMO或多用户系统波束形成算法的关系。仿真结果证明了所提出的设计算法的性能优势。
2011-12-01 cs.IT math.IT
Hybrid Digital and Analog Beamforming Design for Large-Scale Antenna Arrays
毫米波（mmWave）频率用于未来无线蜂窝通信系统的潜力已经激发了用于实现高度定向波束成形的大规模天线阵列的研究。然而，由于高频中RF链组件的高成本和高功耗，每个天线元件需要一个射频（RF）链的常规全数字波束成形方法对于大规模天线阵列是不可行的。为了解决这个硬件限制的挑战，本文考虑了一种混合波束形成架构，其中的整体波束形成器包括一个低维数字波束形成器，然后使用模拟移相器实现的RF波束形成器。我们的目的是表明，这样的架构可以接近一个完全数字化的方案的性能与RF链的数量少得多。具体来说，本文建立了，如果RF链的数量是数据流总数的两倍，混合波束形成结构可以实现任何完全数字波束形成器，无论天线元件的数量。针对射频链路数较少的情况，进一步研究了点对点多输入多输出（MIMO）系统和下行多用户多输入单输出（MU-MISO）系统的混合波束成形设计问题.对于每种情况下，我们提出了一个启发式的混合波束成形设计，实现了接近的性能的全数字波束成形基线的性能。最后，所提出的算法进行了修改，更实际的设置中，只有有限分辨率移相器。数值模拟表明，即使在使用分辨率很低的移相器时，所提出的方案也是有效的。
2016-01-25 cs.IT math.IT
Adaptive Multicell 3D Beamforming in Multi-Antenna Cellular Networks
我们考虑一个蜂窝网络与多天线基站（BS）和单天线用户，多小区合作，不完善的信道状态信息，定向天线每个垂直可调波束。我们调查的BS天线图案，表示为倾斜，所考虑的网络的性能时，采用传统的单小区传输或完全合作的多小区传输的仰角的影响。利用这项调查的结果，我们提出了一种新的混合多小区合作技术，其中小区间的干扰是通过在水平平面的合作波束成形或协调波束成形在垂直平面的无线信道，表示为自适应多小区3D波束成形控制。其主要思想是将覆盖区域划分为两个不相交的垂直区域，并在服务每个区域时在BS处采用多小区协作策略。一个公平的调度器被用来共享垂直区域之间的时隙。结果表明，所提出的技术可以实现与完全协作传输相当的性能，但复杂性和信令要求显着降低。为了使性能分析的计算效率，不同的波束形成策略下的用户遍历速率的解析表达式也推导出来。
2015-09-07 cs.IT math.IT
Joint Antenna Rotation and IRS Beamforming for Multi-User Uplink Communications
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；University of Macau（澳门大学）
本文提出了一种联合天线旋转与IRS波束成形的多用户上行通信系统，通过优化3D旋转、接收波束成形和IRS相移，提升在物理遮挡和角度不匹配下的通信性能。
2026-01-16 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Joint Unicast and Multicast Beamforming with Multi-Antenna User Terminals
本文研究多小区多用户多输入多输出系统中能量有效的联合发射接收波束形成。我们认为传统的网络能源效率的度量，其中用户可以接收单播流，除了特定于组的共同组播流有一定的速率约束。目标是当用户配备有多个天线时，更有效地使用传输资源以提高能量效率。数值结果表明，通过使用额外的自由度的多播传输到私人消息单播所实现的能源效率增益。
2017-05-10 cs.IT math.IT
Joint Downlink-Uplink Beamforming for Wireless Multi-Antenna Federated Learning
研究无线多天线联邦学习的联合下行-上行波束成形设计，提出基于交替优化的低复杂度算法最小化全局损失上界，显著优于传统分离链路设计并逼近无误通信的理想性能。
2023-07-01 cs.IT math.IT
An EEP-based robust beamforming approach for superdirective antenna arrays and experimental validations
针对超定向天线阵列互耦效应复杂、对激励误差敏感的问题，提出基于嵌入单元方向图（EEP）的超定向波束形成方法及EEP辅助的正交补鲁棒波束形成算法，经仿真和5偶极子阵列实验验证了超定向性与鲁棒性。
2023-08-23 cs.IT math.IT
Leakage-Based Robust Beamforming for Multi-Antenna Broadcast System with Per-Antenna Power Constraints and Quantized CDI
在本文中，我们研究了鲁棒波束形成方案的多用户多输入单输出（MU-MISO）系统与每个天线的功率约束和量化的信道方向信息（CDI）反馈。我们的设计目标是最大化的加权和速率性能的期望，通过控制干扰泄漏和合理分配的用户设备（UE）之间的功率。首先，我们证明了非鲁棒迫零（ZF）波束成形方案的最优性的意义下产生的最小量的平均UE间干扰量化CDI。然后，我们推导出非鲁棒ZF波束成形方案的干扰泄漏功率的累积密度函数（CDF）的封闭形式的表达式，在此基础上，我们调整泄漏阈值，并提出了两个鲁棒波束成形方案，每个天线功率约束下，使用几何规划（GP）的迭代过程来更新每个UE的功率分配。仿真结果表明，所提出的鲁棒波束形成方案的平均加权和速率性能优于现有的计划。
2020-03-17 cs.IT eess.SP math.IT
A Superdirective Beamforming Approach with Impedance Coupling and Field Coupling for Compact Antenna Arrays
针对紧凑天线阵列，提出基于阻抗与场双重耦合的超方向波束成形方法，推导波束向量并高效计算耦合矩阵，经仿真与实验验证实现超方向性。
2024-11-11 cs.IT math.IT
On the Performance of Multi-Antenna Wireless-Powered Communications with Energy Beamforming
在本文中，我们研究了能量波束形成的平均吞吐量性能在多天线无线供电通信网络（WPCN）。所考虑的网络由一个混合接入点（AP）与多个天线和一个单天线用户。用户没有恒定的电源，因此需要从AP在下行链路（DL）中广播的信号中收集能量，然后在上行链路（UL）中将其数据与收集的能量一起发送回AP。我们推导出封闭形式的平均吞吐量和他们的渐近表达式在高信噪比的延迟限制和延迟容忍传输模式。然后，针对高SNR，获得最大化系统吞吐量的最佳DL能量收集时间。所有的解析表达式都通过数值模拟进行了验证。各种参数，如AP发射功率，能量收集时间，和天线的数量，对系统吞吐量的影响也进行了研究。
2015-03-10 cs.IT math.IT
Hybrid Analog and Digital Beamforming for mmWave OFDM Large-Scale Antenna Arrays
混合模拟和数字波束成形是大规模毫米波MIMO系统的一个有前途的候选者，因为它能够显著降低传统全数字波束成形方案的硬件复杂度，同时能够接近全数字方案的性能。大多数关于混合波束成形的现有工作考虑窄带信道。然而，诸如毫米波系统的宽带系统是频率选择性的。在宽带系统中，需要为整个频带设计通用的模拟波束形成器，同时在不同的频率子带中采用不同的数字波束形成器。本文研究了OFDM调制系统中的混合波束形成设计。首先，对于在发射器和接收器处均采用混合波束成形架构的SU-MIMO系统，由于毫米波信道的稀疏性，具有少量RF链的混合波束成形可以渐近地接近用于足够大数量的收发器天线的全数字波束成形的性能。对于具有实际数量的天线的系统，然后，我们提出了一个统一的启发式设计两种不同的混合波束成形结构，完全连接和部分连接的结构，以最大限度地提高毫米波MIMO系统的整体频谱效率。数值结果表明，该算法的性能优于现有的混合波束形成方法，在全连接结构下，该算法的频谱效率与最优全数字波束形成非常接近，但所需的射频链路要少得多。其次，对于MU-MISO的情况下，我们提出了一种启发式的混合预编码设计，以最大化在下行链路中的加权和速率，并数值表明，所提出的算法与实际数量的RF链已经可以接近全数字波束成形的性能。
2017-11-22 cs.IT math.IT
Optimal Beamforming for Two-Way Multi-Antenna Relay Channel with Analogue Network Coding
本文研究了无线双向中继信道（TWRC），其中两个源节点S1和S2通过一个辅助中继节点R进行信息交换。假设R在一个时隙中接收来自S1和S2的和信号，然后在下一个时隙中放大并将接收到的信号转发到S1和S2。通过应用模拟网络（ANC）的原理，S1和S2中的每一个消除来自R的接收信号中的所谓“自干扰”，然后解码所需的消息。假设S1和S2均配备单天线，R配备多天线，本文分析了在R处采用线性处理（波束成形）的基于ANC的TWRC的容量区域。容量区域包含在S1、S2和R处的给定发射功率约束下S1和S2的所有可实现双向速率对。我们提出了最佳中继波束形成结构，以及一个有效的算法来计算基于凸优化技术的最佳波束形成矩阵。低复杂度的次优中继波束形成方案也提出了，和他们的可实现的速率与最佳方案的容量进行比较。
2009-05-29 cs.IT math.IT
Alternate Distributed Beamforming for Buffer-Aided Multi-Antenna Relay Systems
研究了中继节点处具有多个天线的半双工（HD）双跳协作系统中的链路选择问题。针对缓冲器辅助的多天线中继系统，提出了交替分布式波束形成（ADB）方案。在该方案中，中继节点被分成两组，一组接收来自源节点的相同信息广播，另一组在每个时隙通过分布式波束形成向目的节点发送公共信息。值得注意的是，在不需要瞬时信道状态信息（CSI）的情况下确定用于接收和发送的中继。理论分析了该方案在瑞利衰落下的可达吞吐量，并推导出近似的封闭形式的表达式。仿真结果验证了理论分析的正确性。数值结果表明，与现有的链路选择策略相比，固定调度的ADB方案在可达吞吐量上有显著的提高。它还表明，对于ADB方案，增加在每个中继配备的天线的数量的吞吐量性能优于增加配备有单个天线的中继的数量时，在中继的天线总数是固定的。
2020-05-15 cs.IT math.IT
Beamforming Design for Large-Scale Antenna Arrays Using Deep Learning
在有限的射频链和基于移相器的模拟波束形成架构下，大规模天线阵列的波束形成（BF）设计已被公认为是毫米波通信系统中的关键问题。它变得更具挑战性的不完美的信道状态信息（CSI）。在这封信中，我们提出了一个基于深度学习的BF设计方法，并开发了一个BF神经网络（BFNN），可以训练学习如何优化波束形成器，以最大限度地提高频谱效率与硬件限制和不完善的CSI。仿真结果表明，与传统的BF算法相比，该算法具有显著的性能改善和对不完美CSI的鲁棒性。
2019-06-05 cs.IT math.IT
On the feasibility of beamforming in millimeter wave communication systems with multiple antenna arrays
毫米（mm）波频谱用于下一代（5G）移动通信最近已经获得了显著的关注。毫米波频率处的小载波波长使得能够合成紧凑的天线阵列，从而提供补偿增加的传播损耗的波束成形增益。在这项工作中，我们研究了在毫米波系统中采用多个天线阵列来获得分集/复用增益的可行性，其中每个阵列都能够独立地进行波束成形。考虑基于码本的波束成形系统（例如，以便于有限的反馈），我们观察到，即使对于非常合理的系统参数，优化多个阵列上的波束形成方向的\emph{jointly}的复杂性也是非常令人望而却步的。为了克服这一瓶颈，我们开发了复杂度降低的算法，用于优化波束形成方向的选择，在稀疏的多径结构的毫米波信道。具体而言，我们通过将注意力限制在一小组主导候选方向上来降低联合波束成形搜索空间的基数。为了获得主导方向集，我们开发了两种互补的方法：（a）基于一种新的空间功率度量的计算;对该度量的详细分析表明，在大天线阵列的限制下，所选择的候选方向接近信道的主要到达角和离开角，并且（b）精确估计信道的（长期）主要到达角，利用跨不同接收器子阵列接收的信号的相关性。我们的方法使优化搜索空间的大幅减少（减少100倍），同时提供接近最佳性能，从而表明在毫米波系统中实现分集和复用增益的潜在可行性。
2014-10-21 cs.IT math.IT
Hybrid Beamforming with Spatial Modulation in Multi-user Massive MIMO mmWave Networks
射频（RF）链的成本是大规模MIMO毫米波网络的最大缺点。通过采用空间调制（SM），可以实现比发射天线更少数量的RF链，但仍然实现高频谱效率。在这项工作中，我们提出了一个系统模型的SM计划与混合波束形成在发射机和数字组合在接收机。在该模型中，空间调制比特映射到天线阵列的索引。结果表明，该模型实现了约5dB的增益比经典的多用户SM计划，只有8个发射天线在每个天线阵列。可以通过增加每个阵列处的发射天线的数量而不增加RF链的数量来进一步提高该增益。
2017-09-14 cs.IT math.IT
A Full-Diversity Beamforming Scheme in Two-Way Amplified-and-Forward Relay Systems
考虑一个简单的双向中继信道，其中两个单天线源通过多天线中继交换信息。针对这种情况，现有的能够实现全分集阶数的方法都是基于天线/中继选择的，其中波束形成的难点在于单个波束形成器需要服务于两个目的地。在本文中，我们提出了一种新的全分集波束形成方案，确保中继信号在两个目的地的相干组合。分析和数值结果表明，该方案可以优于现有的一个基于天线选择。
2014-05-28 cs.IT math.IT
Multicast Multigroup Beamforming for Per-antenna Power Constrained Large-scale Arrays
大的发射元件的数量，多天线阵列与每个元件的限制是本工作的重点。在这种情况下，物理层多组多播下每天线功率约束，在这里进行了研究。为了解决这个复杂的优化问题，提出了半定松弛的低复杂度替代方案。目标是在最大公平性的意义下优化每个天线功率受限的发射机，这是一个非凸二次约束二次问题。因此，最近开发的可行点追踪和逐次凸逼近的工具扩展到占实际的每天线功率约束。有趣的是，新的迭代法不仅表现出优越的性能，在接近放松的上限，但也显着的复杂性降低，作为优化变量的尺寸增加。因此，多播多组波束成形的大规模阵列发射机与每个天线专用放大器的计算效率和准确性。对半定松弛常产生非秩1解的大系统，给出了一个初步的性能评估。
2015-03-24 cs.IT math.IT
Imbalanced Beamforming by a Multi-antenna Source for Secure Utilization of an Untrusted Relay
我们调查的中继网络中，多天线源可以潜在地利用未经认证（不可信）的中继，以增加其直接传输的机密消息的目的地。由于中继是不可信的，因此希望保护机密数据免受其影响，同时利用它来增加传输的可靠性。我们提出了一个低复杂度的计划表示为不平衡波束成形的基础上线性波束成形和星座映射，确保完美的物理层的安全性，即使在利用不可信的中继。此外，该方案的安全性举行，即使中继采用传统的decodeand-forward协议，不同于以往的工作。仿真结果表明，所提出的不平衡信令保持恒定的BER为0.5在窃听器在任何SNR和源天线的数量，同时保持或提高检测性能的目的地相比，不利用中继或现有的安全方法。
2013-05-20 cs.IT math.IT
Joint Design of Digital and Analog Processing for Downlink C-RAN with Large-Scale Antenna Arrays
在具有大规模天线阵列的毫米波通信系统中，传统的数字波束成形可能不是成本有效的。一个有前途的解决方案是实现混合波束成形技术，它包括低维数字波束成形，然后是模拟射频（RF）波束成形。本文研究了云无线接入网（C-RAN）架构下混合波束赋形的优化问题。在C-RAN系统中，数字基带信号处理功能通过有限容量前传链路从远程无线电头端（RRH）迁移到“云”中的基带处理单元（BBU）。具体而言，这项工作解决了联合优化数字波束成形和前传量化策略在BBU，以及RF波束成形在RRH的问题，与最大化的加权下行链路总速率的目标。前传容量和每RRH功率约束连同对RF波束成形矩阵的恒模约束一起被强制执行。提出了一种基于逐次凸逼近和松弛恒模约束的迭代算法。数值仿真结果验证了该方法的有效性。
2017-04-03 cs.IT math.IT
Learning-Based Joint Beamforming and Antenna Movement Design for Movable Antenna Systems
针对不完美CSI下可移动天线多接收机系统的和速率最大化问题，本文提出异构MADDPG算法，联合学习波束成形与天线移动策略，实现实时求解并显著提升和速率性能。
2024-04-02 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Beamforming and Antenna Selection for Sum Rate Maximization in Cognitive Radio Networks
本文研究了在认知无线电多输入单输出广播信道中，具有多个主用户的次基站（BS）的联合发射波束形成和天线选择。目标是最大化服从次BS发射功率、次用户的最小所需速率以及PU的干扰功率约束的和速率。由于目标效用函数是非凹的，所涉及的约束条件也是非凸的，因此该问题很难求解。尽管如此，我们提出了一个新的迭代算法，找到局部最优的至少。在算法的每一步迭代中，我们利用内逼近方法构造并求解了一个简单的中维凸二次规划。仿真结果表明，该算法收敛速度快，优于现有的方法。
2017-03-01 cs.IT math.IT
Fluid Antenna-Aided Robust Secure Uplink Transmission in LEO Satellite Constellations
Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学）；Central China Normal University（华中师范大学）；Henan Polytechnic University（河南理工大学）
本文提出了一种基于可移动天线的 secure LEO 卫星通信方案，通过联合优化发射波束成形和天线位置，以最大化平均保密率，解决了高密度 LEO 卫星星座中安全传输设计的挑战。
2026-11-06 cs.IT
Optimization and Analysis of Wireless Powered Multi-antenna Cooperative Systems
在本文中，我们考虑了一个三节点的合作无线供电通信系统组成的多天线混合接入点（H-AP）和单天线中继和单天线用户。能量受限的中继器和用户首先在下行链路中收获能量，然后中继器帮助用户使用收获的功率用于上行链路中的信息传输。研究了最优能量波束形成矢量和收获与协作的时间分割问题。为了降低计算复杂性，次优设计也进行了研究，其中的能量波束形成向量和时间分裂的封闭形式的表达式推导。为了比较的目的，我们还提出了一个详细的性能分析方面的可实现的中断概率和直观的能量波束成形方案的平均吞吐量，其中H-AP的所有能源对用户的方向。该论文的研究结果表明，在H-AP处实现多天线可以显著提高系统性能，并且闭合形式的次优能量波束成形向量和时间分割产生接近最优的性能。此外，对于直观的波束成形方案，可以实现（N+1）/2的分集阶数，其中N是H-AP处的天线数量。
2017-03-06 cs.IT math.IT
Movable-Antenna Array Enhanced Beamforming: Achieving Full Array Gain with Null Steering
本文研究可移动天线（MA）阵列增强波束成形，通过联合优化天线位置矢量和权重矢量，在期望方向实现全阵列增益并在非期望方向实现零点导向，推导了闭式最优解，性能优于传统固定位置天线阵列。
2024-03-24 cs.IT eess.SP math.IT
Antenna Positioning and Beamforming Design for Fluid-Antenna Enabled Multi-user Downlink Communications
本文研究流体天线多用户MISO下行链路，通过联合优化天线位置与波束赋形矩阵最小化发射功率，并提出基于惩罚法和SCA的交替优化算法，验证其优于固定位置天线系统。
2024-01-14 cs.IT eess.SP math.IT
Rotatable Antenna-Enhanced Beamforming: Signal Enhancement and Interference Suppression
针对固定取向天线阵列波束成形的信号增强与干扰抑制受限问题，提出通过优化天线旋转角度与权重向量的可旋转天线增强波束成形方案，仿真验证其阵列增益优于传统方案。
2025-10-22 cs.IT math.IT
Joint Beamforming and Matching for Ultra-Dense Massive Antenna Arrays
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；armasuisse Science and Technology（瑞士国防军科学与技术局）
本文提出了一种低成本超密集天线阵列架构，通过开关网络实现联合波束成形与匹配，显著降低成本和复杂度，接近全数字方案的性能。
2025-12-02 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-Antenna Wireless Powered Communication with Energy Beamforming
新近出现的无线供电通信网络（WPCN）最近引起了极大的关注，其中无线电信号被用于为无线终端供电以用于信息传输。在本文中，我们研究了一个WPCN，其中一个多天线接入点（AP）协调能量传输和信息传输到/从一组单天线用户。假设先收集后发送协议，其中AP首先在下行链路（DL）中经由能量波束成形向所有用户广播无线功率，然后用户使用其收集的能量在上行链路（UL）中同时向AP发送其独立信息。为了优化用户的吞吐量，同时保证其速率公平性，我们通过DL-UL时间分配、DL能量波束成形和UL发射功率分配加接收波束成形的联合设计来最大化所有用户之间的最小吞吐量。我们通过两个步骤来最优地解决这个非凸问题。首先，我们固定DL-UL时间分配，并获得最佳的DL能量波束成形，UL功率分配和接收波束成形，以最大化所有用户的最小信号与干扰加噪声比（SINR）。这个问题被证明是在一般非凸的，但是，我们将其等价地转换为一个谱半径最小化问题，这可以有效地解决应用交替优化的基础上的非负矩阵理论。然后，通过一维搜索找到最优的时间分配，以最大化所有用户的最小速率。此外，提出了两个次优设计的复杂度较低，其吞吐量性能进行比较，对最佳的解决方案。
2014-04-15 cs.IT math.IT
Adaptive Hybrid Beamforming with Massive Phased Arrays in Macro-Cellular Networks
通过同时传送多个数据流，经由大型天线阵列的混合波束成形已经显示出用于增加蜂窝网络中的数据率的巨大潜力。本文针对宏蜂窝环境，在单天线功率受限的条件下，基于长期信道信息，提出了几种基于大规模相控阵的波束形成算法。使用自适应方案，每当长期信道信息改变时，波束形成向量被更新。首先，研究当基站具有单个RF链（单波束场景）时的问题。半定松弛（SDR）与随机化被用来解决这个问题。作为第二种方法，提出了一种低复杂度的启发式波束合成算法，该算法的性能非常接近SDR获得的上界。接下来，研究了一般数量的RF链（多波束场景）的问题，其中梯度投影方法用于获得局部解。数值结果表明，使用具有优化波束成形向量的大规模天线阵列可以使网络吞吐量比使用传统天线的系统提高5倍。
2018-02-03 cs.IT math.IT
Beamforming Design for Joint Localization and Data Transmission in Distributed Antenna System
研究了一种分布式天线系统，其目标是为移动台（MS）提供数据通信和定位功能。每个MS从多个基站（BS）接收数据，并且使用接收到的信号不仅提取信息，而且确定其位置。这是基于到达时间（TOA）或到达时间差（TDOA）测量来完成的，这取决于假定的同步条件。在数据吞吐量和定位精度要求下最小化BS的总功率消耗的问题相对于在BS处使用的波束成形向量来公式化。该分析涵盖了频率平坦和频率选择性信道，并考虑在参数不确定性的存在下的鲁棒性约束。所提出的算法解决方案是基于秩松弛和差分凸（DC）规划。
2014-04-29 cs.IT math.IT
Arbitrary Beam Synthesis of Different Hybrid Beamforming Systems
对于未来的毫米波移动通信系统，模拟/混合波束成形的使用被设想为关键方面。波束合成是在波束搜索、数据传输和MU MIMO操作期间实现最佳可能操作的关键技术。所开发的合成波束的方法是基于以前的工作，在雷达技术只考虑相控阵天线。利用该技术，可以在期望的目标收发器天线前端的约束下生成任何形状的期望波束。它不受特定天线阵列几何形状的约束，但可以处理一维，二维甚至三维天线阵列几何形状，如圆柱形阵列。数值算例表明，该方法可以在增益、过渡区宽度和通带波纹之间进行用户自定义的折衷，实现波束综合。
2017-04-26 cs.IT math.IT
Movable Antenna Enabled Interference Network: Joint Antenna Position and Beamforming Design
本文研究可移动天线辅助MISO干扰信道，通过联合优化天线位置与波束赋形降低总发射功率，提出逐次凸近似与二阶锥规划交替迭代算法，数值结果验证其优于传统方案并提升频率复用能力。
2024-04-03 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Beamforming for Large Antenna Arrays with Phase Shifter Selection
利用信道矩阵奇异向量的性质，提出了一种适用于大型天线阵列的渐进最优混合波束形成方案。它示出了具有瑞利衰落的信道矩阵的元素遵循正态分布时，采用大的天线阵列。所提出的波束形成算法在稀疏和丰富的传播环境中都是有效的，并且适用于点对点和多用户场景。此外，一个封闭形式的表达式和下限的可实现的速率时，模拟和数字移相器。它示出的混合波束形成器的性能，使用移相器与超过2位的分辨率与模拟相移。在瑞利衰落信道模型下，提出了一种降低移相器网络功耗的移相器选择方案。使用该选择方案，可以随着移相器网络中的功耗的降低而增加频谱效率。与所有移相器都工作的情况相比，仿真结果表明，当多达50%的移相器被关闭时，频谱效率增加。
2016-08-09 cs.IT math.IT
Effects of Beamforming and Antenna Configurations on Mobility in 5G NR
未来的5G系统越来越接近现实。事实上，预计第一个5G网络将在2018年底和2019年初推出。然而，仍然有一些问题和问题必须面对，需要新的解决方案和方法来解决它们。沿着这些思路，波束成形和天线配置可能对5G新无线电（NR）中的移动性产生的影响仍然不清楚。事实上，通过使用定向天线和高频（例如，10 GHz以上），以满足5G的严格要求（例如，支持500 km/h），因此理解设想的5G NR天线配置如何影响移动性（以及因此的移动性）至关重要。在本文中，我们将首先简要介绍3GPP Release 15中目前正在讨论的移动性增强和解决方案。特别是，我们将重点分析测量报告中涉及的物理层信号以及5G NR中使用的新无线电测量模型，以过滤具有大量天线元件的定向天线的典型多波束。最后，将通过广泛的系统一级评价分析的结果，更详细地分析前几节确定的流动性的关键方面。
2018-11-15 cs.IT math.IT
Coupling Matrix-based Beamforming for Superdirective Antenna Arrays
在大多数多输入多输出（MIMO）通信系统中，例如，大规模MIMO，天线间距一般不小于半个波长。它有助于减少互耦合，从而方便系统设计。最大阵列增益是此设置中的天线数量。然而，当天线间距非常小时，紧凑阵列的阵列增益可以与天线数量的平方成比例-一个比传统阵列大得多的值。然而，为了实现这种所谓的“超方向性”，已知激励系数（波束成形向量）的计算是一个具有挑战性的问题。本文基于一种新的耦合矩阵使能方法，推导了超定向阵列的波束形成矢量。我们还提出了一种方法来获得耦合矩阵，这是由球面波展开法和有源元件图案。全波电磁仿真验证了该方法的有效性。仿真结果表明，当应用本文方法得到的波束形成矢量时，所设计的偶极子天线阵的方向性与理论值吻合较好。
2022-04-25 cs.IT eess.SP math.IT
Deep learning based Channel Estimation and Beamforming in Movable Antenna Systems
本文提出基于深度学习的移动天线系统中通道估计与波束成形方法，通过两阶段CE机制和Transformer网络实现高效优化。
2026-02-10 cs.IT math.IT
Sum Capacity Characterization of Pinching Antennas-assisted Multiple Access Channels
本文研究了PASS辅助多址接入信道的和速率极限，提出动态夹持波束成形方案，揭示了渐近无穷向量下交替传输可达到和容量上界，并推导了有限向量下的下界。
2025-09-16 cs.IT math.IT
Beamforming Matrix Quantization with Variable Feedback Rate
我们提出了一种改进的波束形成矩阵压缩的Givens旋转与使用可变的反馈速率。可变反馈速率意味着用于表示量化波束成形矩阵的比特数基于矩阵的值。与固定反馈速率方案相比，该方法在不增加反馈带宽的情况下具有更好的性能。
2008-06-20 cs.IT math.IT
Robust Designs of Beamforming and Power Splitting for Distributed Antenna Systems with Wireless Energy Harvesting
在本文中，我们研究了一个多用户分布式天线系统，同时无线信息和功率传输的假设下，不完美的信道状态信息（CSI）。在该系统中，具有多个天线的分布式天线端口支持一组移动站，这些移动站可以通过功率分配器同时解码信息和收获能量。为了设计鲁棒的发射波束成形矢量和功率分配（PS）因素在CSI错误的存在下，我们最大化的平均最坏情况下的信号与干扰加噪声比（SINR），同时实现个人的能量收集约束每个移动台。首先，我们开发了一个有效的算法转换的最大-最小的SINR问题的一组“双”最小-最大功率平衡问题。然后，受罚函数法的启发，提出了一种基于半定规划（SDP）的迭代算法，以获得局部最优的秩一解。此外，为了减少计算复杂性，我们提出了另一种迭代方案的基础上拉格朗日方法和逐次凸逼近（SCA）技术，以产生一个次优解。仿真结果验证了算法的鲁棒性和有效性。
2018-01-31 cs.IT math.IT
Fronthaul Compression and Transmit Beamforming Optimization for Multi-Antenna Uplink C-RAN
针对上行云无线接入网（C-RAN），提出了联合前传压缩和发射波束赋形的设计方案，其中多天线用户终端通过多天线基站（BS）作为中继节点与基于云计算的集中式处理器（CP）进行通信。采用一种压缩转发中继策略，称为VMAC方案，基站可以进行单用户压缩或Wyner-Ziv编码，对接收信号进行量化，并通过容量受限的前传链路将量化比特发送给CP; CP采用连续干扰消除（SIC）接收机或线性最小均方误差（MMSE）接收机进行连续解码。在此基础上，本文研究了用户端的发射波束形成器和基站端的量化噪声协方差矩阵的联合优化，以最大化网络效用。首先提出了一种新的加权最小均方误差逐次凸逼近（WMMSE-SCA）算法，用于在单用户压缩的情况下，在用户发射功率和前传容量约束下最大化加权和速率。假设一个启发式的解压缩顺序，所提出的算法，然后适用于优化Wyner-Ziv编码下的发射波束成形和前传压缩。本文还提出了一种低复杂度的单独设计，包括优化发射波束形成器的高斯矢量多址信道，以及每个天线的量化器，在每个BS的天线上的均匀量化噪声电平。数值结果表明，通过优化波束成形和前传压缩，C-RAN可以显着优于传统的蜂窝网络。此外，低复杂度的单独设计已经在实际感兴趣的范围内非常接近于优化的联合设计。
2017-05-08 cs.IT math.IT
Ellipsoidal Manifold Optimization for Distributed Antenna Beamforming
Future Network of Intelligence Institute (FNii)（未来网络智能研究院）；School of Science and Engineering at The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen（香港中文大学（深圳）理工学院）
本文提出基于椭球面流形的优化方法，解决分布式天线系统中加权速率最大化问题，通过降低维度实现高效计算。
2026-03-24 cs.IT math.IT
Wireless Energy and Information Transfer Tradeoff for Limited Feedback Multi-Antenna Systems with Energy Beamforming
在本文中，我们考虑了一个多天线系统，其中接收端应该通过无线能量传输从发射端获取能量，以支持其无线信息传输。为了最大化能量的收获，我们提出了执行自适应能量波束形成根据瞬时信道状态信息（CSI）。为了帮助发射端获得能量波束形成所需的信道状态信息，本文进一步提出了一种双赢的信道状态信息量化反馈策略，以提高能量和信息的传输效率。本文的重点是在总持续时间约束下，通过调整传输持续时间来权衡无线能量和信息传输。通过揭示发射功率、传输持续时间和反馈量之间的关系，分别通过最大化平均信息传输速率的上界和近似下界，得到了两种无线能量和信息传输的折衷方案.此外，在接收端的不完美CSI的影响进行了研究，并给出了相应的无线能量和信息传输的折衷方案。最后，数值结果验证了所提出的格式的有效性。
2013-07-24 cs.IT math.IT
Asymptotically Optimal Beamforming for Video Streaming in Multi-Antenna Interference Networks
在本文中，我们考虑在多天线干扰网络中的视频流应用的波束赋形控制。利用重业务近似技术，我们首先推导出离散时间排队系统的扩散极限。基于扩散极限，我们制定了一个无限时域遍历控制问题，以最大限度地减少基站的平均功率成本的限制的播放中断成本和缓冲区溢出成本的移动用户。为了应对队列耦合的挑战，我们利用网络中的弱干扰耦合属性，推导出一个封闭形式的近似价值函数的最优性方程，以及相关的误差界使用扰动分析。基于封闭形式的近似价值函数，我们提出了一种低复杂度的感知波束形成控制算法，该算法在足够小的交叉信道路径增益下是渐近最优的。最后，通过仿真将所提出的方案与各种基线进行比较，结果表明可以实现显着的性能增益。
2013-09-21 cs.IT math.IT
Optimal Beamforming for Gaussian MIMO Wiretap Channels with Two Transmit Antennas
研究了一种高斯型多输入多输出窃听信道，其中窃听者和合法接收者都配备有任意数量的天线，而发送者有两个天线。在平均功率约束下，获得该信道的保密容量的最优输入协方差一般是未知的。在本文中，所需的输入协方差矩阵，以实现容量的确定。结果表明，该信道的保密容量可以通过线性预编码来实现。最佳的预编码和功率分配方案，最大化可实现的保密率，从而实现容量，随后开发。保密能力，然后与可实现的保密率的广义奇异值分解（GSVD）为基础的预编码，这是最好的先前提出的技术，这个问题。数值结果表明，该方法与基于GSVD的预编码方法相比，在保密率上有很大的提高。
2017-07-19 cs.IT math.IT
Multicast Multigroup Beamforming under Per-antenna Power Constraints
线性预编码利用由多天线发射机提供的空间自由度来在相同的频率资源上服务多个用户。目前的工作重点是同时服务于多组用户，每个都有自己的信道，通过发送一个共同的符号流到每个组。这种情况被称为物理层多播到多个同信道组。扩展多组多播技术的当前状态，由每个天线辐射的最大允许功率电平的实际约束在这里解决。所考虑的每天线功率受限系统在最大公平意义上进行优化。换句话说，优化的目的是通过最大化最小速率来支持最差用户。该最大最小公平准则在多播系统中是必要的，其中所有接收器收听相同多播的性能由组中的最差速率决定。一个分析框架，以解决最大-最小公平多组多播方案下，每天线功率约束。数值结果显示所提出的解决方案的准确性，并提供见解的每天线功率受限系统的性能。
2014-06-29 cs.IT math.IT
Two-Level Spatial Multiplexing using Hybrid Beamforming Antenna Arrays for mmWave Communications
在这项工作中，我们考虑了两个层次的MIMO天线阵列系统，其中每个天线的上层是由一个子阵列上的较低的一个。在这种情况下，空间复用的概念被应用了两次：首先，利用视线（LoS）MIMO系统的空间复用。它基于适当的（子）阵列距离，并由于接收（子）阵列处的信号之间的相位差而实现复用增益。其次，使用不同角度的一个或多个附加反射路径（通过子阵列处的不同空间波束与LoS路径分离）来利用路径之间的空间复用。通过同时利用上述两种复用类型，通过联合使用路径内的“相位差”和路径之间的“角度差”，提出了具有最大空间复用的高维系统。该系统包括一个先进的混合波束形成架构，具有较大的子阵列间隔，这可能发生在毫米波回程场景。系统的可能增益w.r.t.一个纯LOS MIMO系统的总发射功率约束的能力进行了说明。
2016-07-29 cs.IT math.IT
EM-Guided Graph Learning for Fluid Antenna Beamforming under Current-Domain Constraints
College of Artificial Intelligence, Nanjing University of Information Science and Technology（南京信息工程大学人工智能学院）；School of Cyber Science and Engineering, Southeast University（东南大学网络空间安全学院）；National Mobile Communications Research Laboratory, Southeast University（东南大学移动通信国家重点实验室）；Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）
本文针对电流域约束下的流体天线波束成形问题，提出电磁引导图网络联合优化端口放置与电流域传输，可在通信速率、电流负载和配置延迟间实现可控权衡。
2026-08-14 cs.IT math.IT
Beamforming Inferring by Conditional WGAN-GP for Holographic Antenna Arrays
本文针对全息天线阵列波束赋形开销高的问题，提出基于条件WGAN-GP的方法，仅用极少量信道信息推断完整波束赋形矩阵，在保持与WMMSE算法相当性能的同时将开销降低超过50%。
2024-05-16 cs.IT eess.SP math.IT
On Two-way Communications for Cooperative Multiple Source Pairs Through a Multi-antenna Relay
本文研究了多源对双向中继中的转发转发（AF）技术。每个源具有单天线，中继具有多天线。推导出了在多源对情况下，实现最大信干噪比的最优波束形成矩阵结构。然后，我们提出了两个新的非迫零为基础的波束形成方案的TWR，它考虑到保留所需的信号和抑制之间的不同源对干扰之间的权衡。针对中继节点信噪比（SNR）较低、源节点总数较多的情况，提出了一种联合分组和波束形成的方法，以获得较好的信干噪比（SINR）。
2010-12-10 cs.IT math.IT
Nonregenerative MIMO Relaying with Optimal Transmit Antenna Selection
我们推导出最佳信噪比为基础的发射天线选择规则在源和中继的非再生半双工MIMO中继信道。虽然天线选择是波束成形的次优形式，但其具有以下优点：优化是易处理的，并且可以仅利用从目的地到源和中继的几个比特的反馈来实现。我们比较的比特出错率的最佳天线选择在源和中继到其他建议的波束成形技术，并提出执行必要的有限反馈的方法。
2008-01-21 cs.IT math.IT
