Multi-Antenna Relay Aided Wireless Physical Layer Security
随着移动互联网的日益普及，提供安全的无线服务已经成为一个关键问题。物理层安全性（PHY-安全性）已经被认为是通过利用无线介质特性来增强无线安全性的有效手段，衰落、噪声和干扰。一个特别有趣的物理安全技术是协作中继，因为它有助于提供分布式分集和缩短接入距离。本文提供了各种多天线中继技术的教程，以提高物理层的安全性。介绍了多天线中继辅助物理层安全的最新研究成果以及一些保密性能优化方案。特别是，我们专注于大规模MIMO（LS-MIMO）中继技术，这是有效的，以解决各种具有挑战性的问题，实现无线物理安全，如短距离拦截没有窃听信道状态信息（CSI）和不完善的合法CSI。此外，未来的方向确定进一步提高保密性能。
2015-04-12 cs.IT math.IT
An Overview of Transmission Theory and Techniques of Large-scale Antenna Systems for 5G Wireless Communications
为了满足未来对无线数据服务的巨大业务量的需求，近年来已经进行了对第五代（5G）移动通信系统的研究。预计5G移动通信系统中的频谱和能量效率应该比第四代（4G）移动通信系统中的频谱和能量效率高十倍。因此，重要的是进一步开发多个天线的空间复用的潜力。在过去的二十年中，多输入多输出（MIMO）天线技术被认为是提高无线通信系统容量的关键技术。当在基站中配备大规模天线阵列（也称为大规模MIMO）或部署大量分布式天线（也称为大规模分布式MIMO）时，可以通过使用空间域多址来进一步提高频谱和能量效率。本文综述了大规模MIMO和大规模分布式MIMO系统，包括频谱效率分析、信道状态信息（CSI）获取、无线传输技术和资源分配。
2016-05-11 cs.IT math.IT
Statistical Analysis of Multiple Antenna Strategies for Wireless Energy Transfer
无线能量传输（WET）正在成为为小型节能设备供电的潜在解决方案。我们提出了在发电站使用多个天线的策略，该发电站为大量单天线设备无线充电。所提出的策略操作没有信道状态信息（CSI），我们得到的莱斯衰落信道下的敏感性和饱和能量收获（EH）损伤的收获能量的分布和主要统计。切换天线策略，其中一次发射具有全功率的单个天线，提供最可预测的能量源，并且它特别适合于为在非LOS（NLOS）条件下操作的具有高度敏感的EH硬件的传感器节点供电;而其他WET方案在平均收获能量方面表现相似或更好。在NLOS条件下，切换天线是最好的，而当LOS增加时，所有天线以相等的功率同时发射是最有利的。此外，空间相关性是无益的，除非发电站通过所有天线同时发射，提高了所收获的能量的平均值和方差之间的权衡，因为这两个度量随着空间相关性而增加。此外，随着设备数量的增加，无CSI和基于CSI的策略之间的性能差距迅速减小。
2019-07-09 cs.IT math.IT
Toward a Quiet Wireless World: Multi-Cell Pinching-Antenna Transmission
School of Electrical and Electronic Engineering, Nanyang Technological University（南洋理工大学电气与电子工程学院）
本文提出利用捏合天线技术实现多小区干扰管理，通过低功耗传输实现宁静无线环境，提升用户服务质量。
2026-02-23 cs.IT math.IT
Effective Rank Analysis and Optimization of Flexible Antenna-Enabled Wireless Systems: Movable Antennas or Pinching Antennas?
School of Computer Science and Engineering, Macau University of Science and Technology（澳门科技大学计算机科学与工程学院）
本文提出GAIQN和MAGAQN算法，通过优化天线位置提升MA和PA系统的有效秩，同时设计新型top-k动作选择方法确保多天线碰撞避免，验证了算法在提升有效秩和空间自由度稳定性方面的有效性。
2026-03-21 cs.IT math.IT
Optimization of Power Transfer Efficiency and Energy Efficiency for Wireless-Powered Systems with Massive MIMO
大规模MIMO由于其将能量集中到期望空间位置的能力而对于无线信息和能量传输是有吸引力的。在本文中，总的功率传输效率（PTE）和能量效率（EE）的无线供电的大规模MIMO系统中，多天线基站（BS）使用无线能量传输充电的下行链路上的单天线能量收集用户。用户可以利用所收获的能量来在上行链路上向BS发送信息。在考虑实际能量采集器的非线性特性的同时，分析了整个系统的性能。首先，对于无线能量传输，使用BS电路功耗的可缩放模型来表征PTE。推导出了基站天线和用户的PTE最优数目。然后，对于无线能量和信息传输，EE性能的特点。根据基站天线数和用户数等关键系统参数，推导出了EE最优基站发射功率。随着天线的数量变大，增加发射功率提高了中等数量到大量天线的能量效率。仿真结果表明，它是能量有效的操作系统在大量的天线制度。
2019-09-18 cs.IT math.IT
Grassmannian Predictive Coding for Limited Feedback in Multiple Antenna Wireless Systems
有限反馈是无线系统中信道状态信息反馈的一种范例。在多天线无线系统中，有限反馈通常需要量化存在于格拉斯曼流形上的源。大多数关于有限反馈波束形成的工作都考虑了单次量化。然而，在无线系统中，信道在时间上是相关的，这可以用于减少反馈要求。不幸的是，传统的预测量化不包括格拉斯曼流形的非欧几里德结构。在本文中，我们提出了一个格拉斯曼预测编码算法，其中的微分几何结构的格拉斯曼流形是用来制定一个预测矢量量化编码器和解码器。我们分析了量化误差，并推导出所提出的算法达到的失真的界限。我们将该算法应用到多用户多输入多输出无线系统，并表明它提高了可实现的和速率的信道的时间相关性的增加。
2011-05-29 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
Multi-antenna Wireless Powered Communication with Co-channel Energy and Information Transfer
本文研究了具有同信道能量和信息传输的多天线无线供电通信（WPC）系统，其中无线设备（WD）由来自能量发射器（ET）的无线能量传输（WET）供电，在相同频带上与信息接收器（IR）通信。我们通过联合优化ET处的能量波束成形和WD处的信息波束成形来最大化从WD到IR的可实现的数据率，这取决于它们各自的发射功率约束。我们得到了这个问题的最佳解决方案，在封闭的形式，在ET的最佳能量波束形成实现了最大限度地提高能量传输效率的WD和最小化同信道干扰的IR之间的最佳能量/干扰权衡。数值结果表明，我们提出的最佳同信道设计优于其他参考方案。
2015-10-22 cs.IT math.IT
Antenna Coding by Pixel Antennas: Unlocking A New Dimension for Wireless Communications
China Mobile Research Institute（中国移动研究院）
本文综述像素天线编码技术，通过控制可重构天线配置解锁波束空间自由度，以提升无线通信的信道增益与复用增益，并探讨优化方法及未来挑战。
2026-10-08 cs.IT eess.SP math.IT
Receiver Antenna Partitioning for Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
使用微波\emph{power transfer}（PT）为移动设备供电，避免了通过电缆给电池充电的不便，并确保了移动设备的不间断运行。PT和\emph{information transfer}（IT）的集成允许通过构建现有的IT基础设施来实现无线PT，并且还导致紧凑的移动设计。因此，\emph{simultaneous wireless information and power transfer}（SWIPT）已成为一个活跃的研究课题，这也是本文的主题。在本文中，一个实际的SWIPT系统被认为是两个多天线站执行单独的PT和IT的多天线移动，以适应他们的范围的差异。移动设备动态地为PT或IT分配每个天线。天线划分导致MIMO IT信道容量和PT效率之间的折衷。在PT约束下最大化IT率的最优划分是一个NP-难整数规划问题，本文提出了通过保证性能的高效贪心算法求解该问题。为此，天线划分问题被证明是一个优化子模函数的拟阵约束。这种结构允许应用两个众所周知的贪心算法，产生的解决方案不小于最佳的一个缩放因子$(1-1/e)$和1/2，分别。
2014-10-06 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
Effective Beam Width of Directional Antennas in Wireless Ad Hoc Networks
它是已知的，在一个定性的水平，定向天线可以用来提高无线自组织网络的容量。Lacking是量化这种优势并比较不同足迹模式的定向天线的一种措施。本文介绍了有效波束宽度的概念（和有效零宽度作为其对偶）作为一种措施，定量捕获的能力提升定向天线的能力。波束宽度通常被定义为主瓣波束功率高于某个阈值的方向角扩展。相比之下，我们的有效波束宽度定义将（i）天线方向图，（ii）活动节点分布和（iii）信道特性对网络容量的影响汇总为单个定量测量。我们调查的有效波束宽度的数学特性，并显示如何提供这些属性的便利，可以用来分析复杂的定向天线图案的有效性，在提高网络容量，考虑到衰落和多用户干扰。特别是，我们得出的网络容量可以扩展到何种程度与相控阵天线的使用。我们证明了具有N个单元的相控阵天线可以将类Aloha网络的传输容量提高N ^1.620阶。
2007-04-01 cs.IT math.IT
Multiple Antenna Secure Broadcast over Wireless Networks
在无线数据网中，由于其广播性质，通信特别容易受到窃听。安全和隐私系统对于无线提供商和企业网来说已经变得至关重要。本文研究了高斯广播信道上的保密通信问题，其中多天线发射机向两个用户发送独立的保密消息，且具有完全保密性。也就是说，每个用户都希望可靠且保密地获得其自己的消息。首先，一个可计算的Sato型外边界上的保密容量区域提供了一个多天线广播信道的机密消息。接下来，描述了一种脏纸安全编码方案及其简化版本。对于每种情况下，相应的可达到的速率区域推导出完美的保密要求。最后，通过两个数值例子证明了Sato型外界与简化的脏纸编码保密率域的边界是一致的。
2007-05-08 cs.IT math.IT
On the Feasibility of Wireless Energy Transfer Using Massive Antenna Arrays
我们说明了使用大规模天线阵列的无线能量传输（WET）的潜在好处。具体来说，我们分析了在衰落信道上的WET中断的概率时，基站（BS）与多天线波束形成能量的无线传感器节点（WSN）。我们的分析结果表明，通过使用大量的天线阵列，WET的范围可以增加给定的目标中断概率。我们证明，通过在BS使用多天线阵列，需要较低的下行链路能量，以获得相同的中断性能，从而节省辐射能量。我们表明，在WET中使用的能量水平，中断性能与最小二乘或最小均方误差信道估计是相同的，基于完美的信道估计。我们观察到，一个强大的视线之间的BS和WSN组件降低中断概率。此外，通过在BS处部署更多的天线，可以在给定的目标中断性能下将更大的能量可靠地传输到WSN，以使传感器能够执行其主要任务。在我们的数值示例中，假设在传感器的输入处接收的RF功率为mW量级，使得整流天线以50%量级的效率操作。
2016-02-24 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
Enhancing Secrecy with Multi-Antenna Transmission in Wireless Ad Hoc Networks
我们研究了无线自组织网络中的物理层安全性，并研究了两种类型的多天线传输方案，以提供保密增强。为了建立安全的传输对恶意窃听者，我们考虑生成的人工噪声与扇区或波束成形。对于这两种方法，我们提供了一个统计特性和权衡分析的中断性能的合法通信和窃听链路。然后，我们研究了这两种方案的保密传输容量方面的全网保密吞吐量性能，并研究了信息信号和人工噪声之间的最佳功率分配。我们的分析表明，在发射功率优化下，波束成形方案优于扇区化方案，除了发射天线的数量足够大的情况下。我们的研究还揭示了扇区化和波束成形方案的最优功率分配之间的一些有趣的差异。
2013-08-24 cs.IT math.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
Data Detection in Large Multi-Antenna Wireless Systems via Approximate Semidefinite Relaxation
在基站具有数百个天线的未来无线系统中，实用的数据检测器必须以低复杂度实现高吞吐量和低出错率。由于最大似然（ML）数据检测的复杂性是禁止这样的大型无线系统，近似的方法是必要的。在本文中，我们提出了一种新的数据检测算法称为三角近似半定松弛（TASER），这是适合于两个应用场景：（i）相干数据检测在大型多用户多输入多输出（MU-MIMO）无线系统和（ii）联合信道估计和数据检测在大型单输入多输出（SIMO）无线系统。对于这两种情况下，我们表明，TASER实现了近ML的错误率性能，在低复杂度放松相关的ML检测问题到一个半定的程序，我们解决了大约使用预处理的前向-后向分裂过程。由于所产生的问题是非凸的，我们提供我们的算法的收敛保证。为了证明在实践中的TASER的功效，我们设计了一个脉动架构，使我们的算法，以实现高吞吐量在低硬件复杂度，我们开发参考现场可编程门阵列（FPGA）和专用集成电路（ASIC）设计的各种天线配置。
2016-11-30 cs.IT math.IT
Resolving the Double Near-Far Problem via Wireless Powered Pinching-Antenna Networks
本研究提出无线赋能夹式天线网络（WPPAN），搭配三种降复杂度资源分配方法与凸优化求解，通过近用户天线资源有效缓解无线赋能网络的双远近问题，同时提升下行能量收集与上行数据传输性能。
2025-05-18 cs.IT eess.SP math.IT
Simultaneous Wireless Information and Power Transfer for Fluid Antenna Systems
本文提出结合MISO流体天线与固定天线的SWIPT系统，通过优化天线位置和发射协方差矩阵，在满足IR的SINR约束下提升ER能量收集效率，仿真验证其显著优于传统固定天线。
2025-10-23 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Wireless Communication via Polarforming
本文针对存在窃听者的安全无线通信场景，提出联合优化发射波束成形与极化成形的迭代算法，利用极化可重构天线的极化自由度提升安全速率，仿真验证其优于传统固定极化天线系统。
2025-11-08 cs.IT math.IT
Joint Wireless Information and Power Transfer for an Autonomous Multiple Antenna Relay System
针对三节点多天线中继系统，提出了一种两阶段放大转发（AF）中继协议，使自主中继能够同时从源信息信号和目的地传输的能量信号中获取无线功率.我们首先研究这种能量流辅助（EFA）中继在单输入单输出（SISO）继电器系统，并以最大化的速率。通过将优化问题转化为等价的凸形式，可以找到全局最优解，然后将该协议扩展到多天线中继系统。中继处理矩阵被优化以最大化速率。通过线性代数运算，利用特征值分解法可以有效地求解优化问题。观察到能量流的好处仅在多天线的情况下才有趣地表现出来，并且揭示了利用信号空间可以将接收到的信息信号和中继器处的能量泄漏几乎分开，从而可以以更大的系数放大期望的信号。
2015-05-01 cs.IT math.IT
A Many Antenna High Rate Wireless System
我们描述了一种设计用于在高带宽和低SNR下运行的TDD MIMO无线系统。信号作为直接序列传输。在上行链路（多址信道）中，信号检测是由空时白化滤波器后接匹配滤波器完成的。在下行链路（广播信道）中，预编码通过这些滤波器的转置来完成。我们进一步描述了该系统的实现，该系统使用32个天线的阵列在512-608和614-698 MHz之间的相同频率上同时与32个单天线客户端通信。在近距离，所有32个链路都实现了上行链路和下行链路的全PHY数据率，每个链路上的块出错率小于1\%。系统总速率为3.8 Gb/s。系统的频谱效率为21.7 b/s/Hz的上行链路和下行链路。最后，我们对不远的未来进行一些预测。
2016-05-05 cs.IT math.IT
Secret Key Agreement Over Multipath Channels Exploiting a Variable-Directional Antenna
本文发展了T.本文提出了一种在多径波传播条件下使用变向天线（VDA）的更一般的数学模型。通过仿真研究了VDA的统计特性，这使得我们能够指定模型参数。所考虑的KDP的安全性估计在香农的信息泄露给窃听者取决于合法用户和窃听者的相互位置。天线分集被提出作为增强KDP安全性的手段。为了提供共享密钥的更好协议，研究了纠错码的使用。
2011-01-19 cs.IT math.IT
Study of Multiuser Multiple-Antenna Wireless Communications Systems Based on Super-Resolution Arrays
针对配备超分辨率阵列的多用户多天线上行系统，设计MMSE及干扰消除接收机并推导和速率表达式，证明其可超越天线数更多的标准阵列系统。
2023-12-10 cs.IT eess.SP math.IT
Origami Inspired Reconfigurable Antenna for Wireless Communication Systems
本文介绍了折纸启发的可重构天线的设计，制造和实验验证。所提出的天线可以通过改变其配置来作为双天线或倒L天线操作。这样做会改变其工作频率、主辐射模式和方向性。测量结果表明，该天线的谐振频率可从750 MHz变化到920 MHz，相当于22.6%的频移。仿真进行比较的天线的辐射特性（增益和辐射模式）在这两种配置。结果表明，该天线具有可重构的带宽，这使得更好的信道特性的RF系统。
2018-05-25 cs.IT math.IT physics.app-ph
Waveform Optimization for Large-Scale Multi-Antenna Multi-Sine Wireless Power Transfer
无线电力传输（WPT）有望成为重塑物联网、机器对机器通信和射频识别网络等低功耗应用格局的技术。虽然在多天线多正弦WPT设计方面已经取得了一些进展，但WPT的大规模设计（让人联想到通信中的大规模多输入多输出（MIMO））仍然是一个悬而未决的问题。针对非线性整流器模型，提出了一种基于逐次凸近似（SCA）的多用户波形优化算法。一个低复杂度的算法是基于渐近分析和序列逼近（SA）。结果表明，两种算法实现的平均输出电压之间的差异可以忽略不计的天线数量是足够大的。在存在大量音调的情况下，基于非线性模型的设计相对于基于线性模型的设计的性能增益可能很大。
2016-05-04 cs.IT math.IT
Multiplexing Gain of Amplify-Forward Relaying in Wireless Multi-Antenna Relay Networks
本文研究了一般的多天线多中继网络。网络的每两个节点要么通过瑞利衰落信道连接在一起，要么断开。我们研究了在高信噪比制度的网络的遍历容量。我们证明了传统的放大转发中继实现了网络的最大复用增益。此外，我们证明了网络的最大复用增益等于网络的底层图的最小顶点割集，这可以在多项式时间内计算的网络节点的数量。最后，该论点扩展到多播和多址接入的情况下。
2009-12-20 cs.IT math.IT
Asymptotic Spectral Efficiency of Multi-antenna Links in Wireless Networks with Limited Tx CSI
提出了一种渐近技术，用于发现在无线网络中的多天线链路的频谱效率，其中发射机具有与其目标接收机相对应的信道状态信息（CSI）。假设发射机在有限数量的信道模式上发送独立的数据流，这限制了发送协方差矩阵的秩。这种技术被应用到空间分布的网络中，以获得一个近似的渐近频谱效率的干扰限制制度的函数的链路长度，发射机密度，每个接收机和发射机的天线数，发送流的数量和路径损耗指数。据发现，目标接收器CSI，这可以获得低开销的双工系统与互易性，可以提高频谱效率几倍，特别是当链路长度是大的，节点密度高或两者兼而有之。此外，每链路的频谱效率被发现是一个函数的节点密度的接收器天线的数量的比率，它往往可以得到改善，如果节点使用较少的流传输。通过Monte-Carlo仿真对有限大小的系统进行了验证，并且在每个接收机的用户和天线数量接近无穷大的情况下，这些结果是渐近的。
2010-09-21 cs.IT math.IT
Resource Allocation and Interference Mitigation Techniques for Cooperative Multi-Antenna and Spread Spectrum Wireless Networks
本章介绍了联合干扰抑制和功率分配算法的DS-CDMA和MIMO网络的多跳和放大转发和解码转发（DF）协议。提出了一种中继间功率电平联合分配和线性干扰抑制的方案。我们还考虑了另一种策略，联合干扰抑制和中继选择，最大限度地提高系统中的多样性。仿真结果表明，所提出的跨层优化算法获得显着的增益在现有的计划的容量和性能。
2013-01-24 cs.IT math.IT
Maximizing Indoor Wireless Coverage Using UAVs Equipped with Directional Antennas
无人驾驶飞行器（UAV）可以用于在紧急情况期间提供无线覆盖，其中每个UAV在蜂窝网络故障时用作空中无线基站。它们还可以用于补充地面基站，以便为用户提供更好的覆盖和更高的数据率。在本文中，我们的目标是最大限度地提高室内无线覆盖使用无人机配备定向天线。我们研究的情况下，无人机使用一个信道，因此，为了最大限度地提高室内无线覆盖的总，我们避免任何重叠的覆盖体积。我们提出了两种方法来放置无人机;从一个建筑物侧和从两个建筑物侧提供无线覆盖。在第一种方法中，我们利用圆填充理论来确定无人机的3-D位置的方式，总的覆盖面积最大化。在第二种方法中，我们将无人机放置在两个建筑物侧的前面，并有效地将无人机交替颠倒排列。我们表明，倒置安排问题可以从3D转换到2D，并在此基础上，我们提出了一个有效的算法来解决这个问题。我们的研究结果表明，倒置的无人机的安排，可以提高100%的最大总覆盖范围相比，从一个建筑物侧提供无线覆盖。
2017-05-27 cs.IT math.IT
Low-Complexity CSI Acquisition Exploiting Geographical Diversity in Fluid Antenna System
针对流体天线系统信道状态信息获取的高复杂度问题，提出利用地理先验的EM-AMP变体，提升估计精度、加速收敛并降低复杂度，仿真验证有效。
2025-09-10 cs.IT math.IT
Refined Nonlinear Rectenna Modeling and Optimal Waveform Design for Multi-User Multi-Antenna Wireless Power Transfer
在本文中，我们研究了在多径频率选择性信道中，从多天线能量发射器（ET）到多个单天线能量接收器（ER）的无线功率传输（WPT）的最佳波形设计。首先，我们提出了一个改进的电流变整流器中的二极管的非线性电流-电压模型，并相应地推导出新的表达式的输出直流（DC）电压和相应的收获功率在ER。利用这个新的整流天线模型，我们首先考虑单ER的情况下，并研究基于无线信道的基于多正弦的功率波形设计，以最大限度地提高在ER收获的功率。我们提出了两个有效的算法，找到高质量的次优解，这个非凸优化问题。接下来，我们将我们制定的波形设计问题扩展到一般的多ER情况下，最大限度地提高所有ER的收获功率的加权和，并提出了一个有效的差分凸函数规划（DCP）为基础的算法来解决这个问题。最后，我们通过仿真证明了我们提出的基于新的整流天线模型的波形设计优于现有的方案/模型。
2020-12-31 cs.IT math.IT
Large Intelligent Surface/Antennas (LISA): Making Reflective Radios Smart
大型智能表面/天线（LISA）是一种具有大量反射表面/天线单元的二维人工结构，是一种很有前途的反射式无线电技术，可用于智能地构建可编程无线环境。具体而言，LISA的每个元素都可以调整具有非自然属性的入射电磁波的反射，例如负折射，完美吸收和异常反射，因此可以根据各种设计目标来定义无线环境。本文介绍了反射无线电的基本原理，包括后向散射原理、后向散射通信和反射中继，以及LISA技术的基本原理和实现。然后，我们提出了一个概述的国家的最先进的研究新兴的应用程序的ISA辅助无线网络。最后，限制，挑战，并与未来的无线应用程序与LISA开放的问题进行了讨论。
2019-06-15 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
Difference Antenna Selection and Power Allocation for Wireless Cognitive Systems
在本文中，我们提出了一种在无线认知无线电（CR）系统中的天线选择方法，即差异选择，从而在次级发射机处从$M$可能的天线中选择单个发射天线，使得数据链路和干扰链路的信道增益之间的加权差异最大化。我们分析了互信息和中断概率的CR系统中的辅助传输与不同的天线选择，并提出了一种方法，优化这些性能指标的次级数据链路受到实际约束的峰值次级发射功率和平均干扰功率的主要接收机。在两个参数上执行优化：峰值次级发射功率和差异选择权重$δ\in [0, 1]$。我们表明，使用所提出的方法确定的优化参数的差异选择，可以在许多情况下的利益，优于文献中公开的所谓的比选择方法，虽然比选择已被证明是最佳的，当不切实际的，二次传输功率约束不适用。我们解决的影响，互信息和中断概率的约束，并讨论了实际意义的结果。
2010-10-15 cs.IT math.IT
Antenna Coding Optimization for Pixel Antenna Empowered Wireless Communication Using Deep Learning with Heterogeneous Multi-Head Selection
The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州））；University of Macau（澳门大学）
本文提出基于深度学习的像素天线编码优化算法，通过异构多头选择机制实现高效优化，显著降低计算复杂度，提升无线通信系统性能。
2026-02-27 cs.IT eess.SP math.IT
A Unified Framework for the Tractable Analysis of Multi-Antenna Wireless Networks
增加网络密度和在每个接入点部署更多天线是提高无线网络容量的两种主要方法。然而，复杂的信号功率和累积的干扰功率的分布，很大程度上诱导各种空时处理技术，使其具有很高的挑战性，定量表征多天线网络的性能。在本文中，使用随机几何的工具，一个统一的框架，这样的网络的分析。主要的结果是两个创新的表示的覆盖概率，这使得多天线网络的分析几乎一样容易处理的单天线的情况下。一个表示为Toeplitz矩阵的$\ell_1$ -诱导范数，另一个以有限和形式给出。与一个紧凑的表示，前者采用了许多现有的单天线和多天线网络作为特殊情况下的分析结果，并导致易于处理的表达式，用于评估在Ad Hoc和蜂窝网络的覆盖概率。虽然后者对于数值评估来说更加复杂，但它有助于分析获得关键的设计见解。特别是，它有助于证明ad hoc网络的覆盖概率是发射机密度的单调递减凸函数，并且当增加发射天线的数量时，存在覆盖改善的峰值。另一方面，在多天线蜂窝网络中，它示出的覆盖概率是独立的发射机密度和中断概率呈指数下降的发射天线的数量的增加。
2018-09-22 cs.IT math.IT
6DMA Enhanced Wireless Network with Flexible Antenna Position and Rotation: Opportunities and Challenges
本文综述了6DMA技术，通过灵活调整天线的3D位置和旋转来增强阵列增益、空间复用、干扰抑制和几何增益，并展示其在无线通信与感知中的容量提升潜力。
2024-06-11 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-antenna Wireless Legitimate Surveillance Systems: Design and Performance Analysis
为了加强国家安全，政府机构长期以来一直致力于对可疑个人或通信实施强有力的监视措施。在本文中，我们考虑一个无线合法的监视系统，其中一个全双工多天线合法的监视器的目的是窃听可疑的通信链路之间的一个可疑的对通过主动干扰。假设合法监听方只有在其可达数据率不小于可疑接收方的数据率时才能成功监听到可疑信息，通过联合设计合法监听方的干扰功率、接收和发射波束形成器，使监听不中断概率最大化。取决于所实现的接收/发射天线的数量，即，研究了单输入单输出、单输入多输出、多输入单输出和多输入多输出（MIMO）四种不同的情况。对于每一种情况下，最佳的干扰功率推导出封闭的形式和有效的算法获得的最佳发射/接收波束成形向量。此外，低复杂度的次优波束形成方案的MIMO情况下提出。我们的分析结果表明，通过利用多个天线在合法的监视器，窃听非中断概率可以显着提高相比，单天线的情况下。此外，所提出的次优发射迫零方案产生类似的性能作为最优方案。
2017-04-28 cs.IT math.IT
Differential Modulation Exploiting the Spatial-Temporal Correlation of Wireless Channels With Moving Antenna Array
随着高速列车的快速发展，为铁路乘客提供可靠的无线服务正成为一个日益重要的问题。在本文中，利用HST通信场景中固有的线性移动性，我们发现了一种新型的空间-时间相关的基站和移动天线阵列的训练的屋顶上。利用新的空时相关结构和特性，提出了一种改进的差分空时调制（DSTM）方案。得到了系统两两错误概率的解析表达式。仿真结果表明，与传统的DSTM方案相比，该方法具有更好的误码性能。此外，为了进一步提高系统性能，提出了一种动态调整传输块长度的自适应方法。数值结果验证了所提出的方案的性能。
2015-11-11 cs.IT math.IT
On the Spectral Efficiency of Links with Multi-antenna Receivers in Non-homogenous Wireless Networks
本文提出了一种渐近方法来求解节点非均匀分布的无线网络中具有N个接收天线的链路的信干噪比和频谱效率。它被发现，与适当的归一化，SINR和频谱效率收敛的概率为1渐近极限N的增加。这种技术被应用到网络的幂律节点强度，其中包括作为特殊情况下的均匀网络，找到一个简单的近似的光谱效率。结果发现，对于密集集群中的接收机，SINR增长与N的速率高于均匀网络，并可以保持恒定的频谱效率，如果N节点密度的比率是恒定的。这一结果也使得一个新的缩放制度的分析，在网络中的节点的分布是均匀的，而不是均匀增加。据发现，在这种制度的许多情况下，N需要近似指数增长，以保持恒定的频谱效率。除了加强以前已知的结果为同质网络，这些结果提供了深入了解使用天线阵列在非同质无线网络中的好处，其中很少有结果是在文献中。
2010-12-06 cs.IT math.IT
Rotatable Antenna Enabled Wireless Communication and Sensing: Opportunities and Challenges
本文介绍了可旋转天线（RA）的硬件架构与特性，阐述其在通信与感知领域的性能提升机制、典型应用与设计挑战，并通过实验和仿真验证其增益，指出RA是未来智能无线网络的关键使能技术。
2025-09-04 cs.IT math.IT
Capacity Scaling of SDMA in Wireless Ad Hoc Networks
我们考虑一个ad hoc网络中，每个多天线发送器发送独立的流到多个接收器中的泊松字段的接收器。针对空分多址（SDMA）的基本限制，给出了中断概率和传输容量的缩放定律。我们首先表明，超线性容量缩放的接收/发射天线的数量可以实现使用脏纸编码。然而，如果采用线性预编码，则多流、多天线通信的潜在益处迅速下降，从而在单天线接收器的情况下导致次线性容量增长。一个关键的发现是，接收天线阵列处理在SDMA ad hoc网络中是至关重要的，作为一种手段，以消除增加的残留干扰，并通过分集提高信号功率。
2009-01-16 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
Study of Buffer-Aided Space-Time Coding for Multiple-Antenna Cooperative Wireless Networks
在这项工作中，我们提出了一个自适应缓冲区辅助空时编码方案的合作无线网络。最大似然接收机和可调码向量被认为是受功率约束的放大和转发合作策略。每个多天线中继器配备有缓冲器，并且能够在将接收到的符号转发到目的地之前存储它们。我们还提出了一种自适应中继选择和优化算法，在每个链路的瞬时信噪比计算和比较在目的地。在每个中继的反馈信道获得的可调码矢量被用来形成空时编码矢量，实现比标准方案更高的编码增益。提出了一种随机梯度算法来计算可调码矢量的参数，降低了计算复杂性。仿真结果表明，所提出的缓冲区辅助方案和算法获得的性能增益比现有的方案。
2015-07-04 cs.IT math.IT
Capacity Scaling of Single-source Wireless Networks: Effect of Multiple Antennas
我们考虑一个无线网络，其中位于具有$m$天线的单位区域中心的单个源节点向在同一区域中随机定位的每个具有单个天线的目的地节点$n$发送消息。为了通过发射波束成形实现与$m$成比例的和速率，发射机（CSIT）本质上需要信道状态信息（CSI），但由于信道和反馈开销的时变性质，实际上很难获得该信息。我们表明，即使没有CSIT，可实现的总和率尺度为$Θ(m\log m)$，如果接收器之间的合作是允许的。通过推导割集上界，我们还表明，$Θ(m\log m)$缩放是最佳的。具体地，对于$n=ω(m^2)$，简单的基于TDMA的量化和转发足以实现容量缩放。对于$n=ω(m)$和$n=\operatorname{O}(m^2)$，我们采用层次化协作来实现容量扩展。
2009-01-25 cs.IT math.IT
Movable Antenna-Enhanced Wireless Communications: General Architectures and Implementation Methods
针对可移动天线通信研究偏重性能极限而缺少实现方案的问题，本文提出适配不同场景与成本性能权衡的通用MA架构，并综述机械与电子控制实现方法，辅以仿真验证。
2024-08-08 cs.IT eess.SP math.IT
Flexible-Position MIMO for Wireless Communications: Fundamentals, Challenges, and Future Directions
本文介绍灵活位置MIMO（如流体/可移动天线）的基础，证明其能以更少天线匹配信道硬化，分析SE-EE关系，设计最优天线轨迹，并指出未来研究方向。
2023-11-14 cs.IT math.IT
Movable Antennas for Wireless Communication: Opportunities and Challenges
本文概述了可移动天线（MA）技术通过动态改变天线位置以提升无线通信性能的应用，分析了其硬件架构、信道表征及相比传统天线的性能优势，并讨论了主要设计挑战与潜在解决方案。
2024-03-24 cs.IT eess.SP math.IT
Energy Efficiency of Distributed Antenna Systems with Wireless Power Transfer
在本文中，我们研究了能量有效的资源分配在分布式天线系统（DAS）与无线电能传输，其中时分多址（TDMA）是用于下行链路多用户信息传输。特别地，当用户被安排接收信息时，其他用户使用相同的射频（RF）信号同时收获能量。我们考虑两种类型的能源效率（EE）指标：以用户为中心的EE（UC-EE）和以网络为中心的EE（NC-EE）。我们的目标是通过优化传输时间和功率来最大化UC-EE和NC-EE，分别满足用户的能量收集要求。对于UC-EE和NC-EE最大化问题，我们通过使用合适的数学工具将非凸问题转化为等价的易处理问题，然后开发迭代算法来找到全局最优解。仿真结果表明，与基准方案相比，所提出的方法的优越性。
2018-10-10 cs.IT math.IT
Hybrid Wireless-Fed Pinching-Antenna Systems with Residual Self-Interference-Aware Optimization
Hunan Institute of Engineering（湖南工程学院）；Donghua University（东华大学）；Laval University（拉瓦尔大学）；University of Saskatchewan（萨斯喀彻温大学）；Henan Polytechnic University（河南理工大学）；Memorial University（纪念大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）
针对夹点天线系统实际部署受限问题，提出混合无线馈电架构，通过基站天线阵列给全双工中继传输信号，建模残余自干扰，优化夹点天线位置等参数，降低总功耗。
2026-07-07 cs.IT math.IT
Pinching-Antenna Enabled Multicell Wireless Systems
Chongqing University of Posts and Telecommunications（重庆邮电大学）；Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；Sun Yat-sen University（中山大学）；University of Macau（澳门大学）
研究多波导夹捏天线多小区通信系统，通过联合优化预编码、波导功率分配和天线位置最大化加权和速率，采用交替优化框架和粒子群算法，显著优于传统MIMO方案。
2026-06-12 cs.IT math.IT
