Towards an Appropriate Receiver Beamforming Scheme for Millimeter Wave Communication: A Power Consumption Based Comparison
在毫米波（mmW）频率下，波束成形和大型天线阵列是对抗mmW通信的高路径损耗的基本要求。此外，在这些频率处，非常大的带宽可用于满足未来无线网络的数据率要求。然而，利用这些大带宽和大天线阵列可能导致高功耗，这对于mmW接收机设计来说是更大的问题。在mmW接收器中，模数转换器（ADC）通常被认为是最耗电的块。在本文中，主要集中在ADC的功耗，我们分析和比较完整的模拟链的总功耗模拟，数字和混合波束成形（ABF，DBF和HBF）为基础的接收机设计。我们展示了这些波束成形方案的功耗如何随着天线数量、ADC位数（b）和带宽（B）的变化而变化。此外，我们比较了低功耗（如[1]）和高功耗（如[2]）ADC模型，并表明对于一定范围的天线数量b和B，DBF实际上可能分别具有与ABF和HBF相当的功耗和更低的功耗。此外，我们还展示了如何选择一个合适的波束形成方案取决于信噪比制度。
2016-04-18 cs.IT cs.NI math.IT
Limited Feedback Hybrid Precoding for Multi-User Millimeter Wave Systems
天线阵列将是毫米波（mmWave）蜂窝系统中的重要组成部分。天线阵列的一个自然应用是同时向多个用户传输。遗憾的是，毫米波系统中的硬件约束使得难以在毫米波应用常规的较低频率多用户MIMO预编码技术。本文提出了低复杂度的混合模拟/数字预编码下行多用户毫米波系统。混合预编码涉及模拟和数字处理的组合，其灵感来自完整射频和混合信号硬件的功耗。所提出的算法配置混合预编码器在发射机和模拟组合器在多个接收机与一个小的训练和反馈开销。该算法的性能进行了分析，在高维制度和单径信道。当模拟和数字预编码矢量从量化码本中选择时，由于联合量化而导致的速率损失的特征在于，并且与仅模拟波束成形解决方案相比，给出了混合波束成形的性能的见解。分析和仿真结果表明，该技术与仅模拟波束形成方案相比，具有更高的和速率，并在较小码本下接近无约束数字波束形成的性能。
2015-03-05 cs.IT math.IT
A Real-Time Millimeter Wave V2V Channel Sounder
毫米波频谱中的无线通信准备提供在较低频率下不可行的高级用例所需的延迟和带宽。尽管车载通信网络的市场潜力，毫米波车载信道的调查是缺乏的。在本文中，我们提出了一种新的1 GHz宽，多天线车到车的定向信道探测和测量平台，工作在28 GHz的详细概述。通道探测器在发射器上使用两个256单元相控阵，在接收器上使用四个64单元相控阵，接收器在不到1毫秒的时间内测量116个不同方向的波束。通过在大带宽下测量完整的多波束信道脉冲响应，我们的系统提供了前所未有的瞬时移动车辆到车辆信道的洞察力。该系统还使用厘米级全球位置跟踪和360度视频捕获，为联合通信和传感应用提供额外的上下文信息。在德克萨斯州奥斯汀的高速公路和地面街道上进行了初步测量活动。我们展示了突出系统的感测能力的示例数据。测量活动的初步结果表明，安装在保险杠上的毫米波阵列在交通中提供丰富的散射，并提供显著的方向多样性，有助于实现高可靠性的车辆通信。此外，车道中高流量的潜在波导效应也可以显著扩展毫米波信号的范围。
2022-03-17 cs.IT math.IT
Verification and Calibration of Antenna Cross-Polarization Discrimination and Penetration Loss for Millimeter Wave Communications
本文介绍了毫米波（mmWave）信道探测器系统的天线交叉极化鉴别（XPD）和穿透损耗测量的测量指南和验证程序。需要这些技术来确保不同研究人员在不同频率和带宽下进行准确和一致的测量。在73 GHz的测量用于演示和验证指南，并显示在不同的发射机-接收机（T-R）分离距离的天线XPD因子和穿透损耗的一致性，从而提供了一个系统的方法，可以在任何频率下使用可靠的现场测量。
2018-07-12 cs.IT math.IT
A Multiband OFDMA Heterogeneous Network for Millimeter Wave 5G Wireless Applications
新兴的第五代（5G）无线网络需要更高频带中的大量带宽、极端网络密度以及支持多种无线技术的灵活性，以便提供更高的数据率和无缝覆盖。预计毫米波（mmWave）频带中的大带宽的利用和异构网络（HetNet）的部署将有助于解决5G网络的数据率要求。然而，毫米波频带中的高路径损耗和遮蔽、由于大规模网络致密化而导致的HetNet中的强干扰以及各种空中接口的协调是必须解决的挑战。在本文中，我们考虑一个基于中继的多频带正交频分多址（OFDMA）HetNet中，毫米波小小区部署在宏小区的服务区域内。具体而言，我们试图利用毫米波频带的不同传播特性（即，60 GHz（V频带）和70-80 GHz（E频带）以及长期演进（LTE）频带，以经由有效的资源分配来最大化网络的总体数据率。首先利用改进的对偶分解方法求解该问题，然后提出了一种基于迭代活动选择算法的低复杂度贪婪求解方法。仿真结果表明，该方法优于传统的方案。
2016-09-19 cs.IT math.IT
A New Codebook Design for Analog Beamforming in Millimeter-wave Communication
在这项研究中，我们分析了用于模拟波束形成的码本设计。模拟波束成形和组合受到子空间采样限制，也就是说，接收器不能直接观察信道系数;相反，接收器观察到它们的加权组合的噪声版本。为了解决这个问题，发射机和接收机通常在波束扫描过程中协作以确定最佳波束形成器组合器对。这通过评估从预定义码本中选择的有限数量的码字来完成。在这项研究中，我们提出了一个新的框架的启发广义劳埃德算法设计模拟波束成形码本，优化各种性能指标，包括平均波束成形增益，中断，和平均数据率。我们的框架的灵活性，使我们能够设计波束形成码本的任何阵列形状，包括均匀的线性和平面阵列。模拟波束形成中的另一个实际复杂性是移相器的低分辨率。因此，我们已经扩展了我们的算法，以创建量化码本，优于现有的码本文献。我们也提供了大量的模拟，以验证我们提出的码本的优越性相比，现有的码本。
2020-02-10 cs.IT math.IT
Statistical Channel Model with Multi-Frequency and Arbitrary Antenna Beamwidth for Millimeter-Wave Outdoor Communications
本文提出了一个三维毫米波统计信道冲激响应模型，从28 GHz和73 GHz的超宽带传播测量。提供了支持任意载波频率、RF带宽和天线波束宽度（对于全向天线和任意定向天线两者）的精确的3GPP类信道模型。时间簇和空间波瓣模型参数提取的经验分布从现场测量。用于生成信道系数的逐步建模过程被示出为与来自现场测量的统计数据一致，从而确认统计信道模型忠实地重新创建用于毫米波5G空中接口设计的空间和时间信道冲激响应。
2015-11-21 cs.IT math.IT
Hardware-Constrained Millimeter Wave Systems for 5G: Challenges, Opportunities, and Solutions
尽管毫米波（mmWave）系统承诺提供更大的带宽和前所未有的峰值数据率，但是与低于6 GHz的通信系统相比，其实际实现面临若干硬件挑战。这些硬件限制可能会严重破坏毫米波系统的性能和部署进度，因此需要在模拟和数字模块的交叉设计中采用破坏性解决方案。在这篇文章中，我们讨论了不同的硬件约束的重要性，并提出了一种新的系统架构，这是能够释放这些硬件约束，同时实现更好的性能，为未来的毫米波通信系统。所提出的体系结构的特点，详细阐述，并提供了一个代表性的例子来证明其有效性和有效性。
2018-11-08 cs.IT math.IT
Hybrid MMSE Beamforming for Multiuser Millimeter Wave Communication Systems
研究了基于最小均方误差（MMSE）准则的多用户毫米波（mmWave）通信系统中的混合模拟和数字波束形成（HBF）设计。采用交替最小化方法，交替优化基站的混合预编码器和用户的混合合路器。结果表明，优化后的基站数字预编码器和用户数字合路器都具有封闭形式的表达式，其相应的模拟预编码器和合路器可以通过广义特征分解有效地得到。仿真结果表明，该算法收敛速度快，性能接近全数字波束形成。
2019-04-18 cs.IT math.IT
User Fairness Non-orthogonal Multiple Access (NOMA) for 5G Millimeter-Wave Communications with Analog Beamforming
在第五代移动通信（5G）中，毫米波非正交多址接入（mmWave-NOMA）技术的引入可以显著提高频谱效率，增加用户数量。在本文中，我们考虑了下行mmWave-NOMA蜂窝系统，其中基站安装有模拟波束成形相控阵列，多个用户在同一时间频率资源块服务。为了保证用户公平性，我们制定了一个联合波束成形和功率分配问题，以最大化用户之间的最小可实现速率，即，我们采用最大最小公平原则。由于问题是难以解决的，由于非凸公式和高维的优化变量，我们提出了一个次优的解决方案，它利用了空间稀疏的角度域的毫米波信道。在求解过程中，首先得到最优功率分配的封闭形式，将联合优化问题转化为一个等价的波束形成问题。然后设计合适的波束形成向量。仿真结果表明，该方案在可达速率方面可以达到接近上限的性能，明显优于传统的毫米波正交多址（mmWave-OMA）系统。
2018-11-07 cs.IT math.IT
Turbo-Like Beamforming Based on Tabu Search Algorithm for Millimeter-Wave Massive MIMO Systems
对于毫米波（mmWave）大规模MIMO系统，通常采用基于码本的模拟波束成形（包括发射预编码和接收合并）来补偿mmWave信号的严重衰减。然而，传统的波束成形方案涉及在预定义的码本中进行复杂的搜索以找出模拟预编码器和模拟组合器的最佳对。针对这一问题，本文将Turbo均衡器的思想与禁忌搜索（TS）算法相结合，提出了一种基于TS的Turbo-like波束形成方案，称为Turbo-TS波束形成，以实现低复杂度的近最优性能。具体而言，Turbo-TS波束形成方案由以下两个关键部分组成：1）基于基站和用户之间的迭代信息交换，设计了一种Turbo-like联合搜索方案，以找到模拟预编码器和模拟合并器的近最优对; 2）受人工智能中发展起来的TS算法思想的启发，我们提出了一种基于TS的预编码/合并方案，以在具有低复杂度的Turbo式联合搜索的每次迭代中智能地搜索最佳预编码器/合并器。分析表明，所提出的Turbo-TS波束形成可以大大降低搜索复杂度，仿真结果验证了它可以达到接近最优的性能。
2015-07-16 cs.IT math.IT
Hybrid Beamforming and Adaptive RF Chain Activation for Uplink Cell-Free Millimeter-Wave Massive MIMO Systems
在这项工作中，我们研究了混合模拟数字波束成形（HBF）架构的上行链路无小区（CF）毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统。{We首先提出了两种HBF方案，即分散式HBF（D-HBF）和半集中式HBF（SC-HBF）。在前者中，基于本地信道状态信息（CSI）在每个AP处独立地生成数字和模拟波束形成器。相比之下，在后者中，仅在AP处本地获得数字波束形成器，而在中央处理单元（CPU）处基于从所有AP接收的全局CSI生成模拟波束形成矩阵。我们表明，在这两个HBF方案中生成的模拟波束形成器提供了大致相同的可实现速率，尽管D-HBF的复杂度较低，并且缺乏CSI要求。此外，为了降低功耗，我们提出了一种新的自适应射频（RF）链激活（ARFA）方案，该方案基于CSI动态激活/停用AP处的RF链及其连接的模数转换器（ADC）和移相器（PS）。对于RF链的激活，提出了低复杂度的算法，其可以在总可实现速率中仅具有边际损失的情况下实现能量效率（EE）的显著改善。
2021-04-30 cs.IT math.IT
Hybrid Analog-Digital Beamforming for Multiuser MIMO Millimeter Wave Relay Systems
提出了一种新的用于多用户毫米波中继系统的模数混合波束形成方法。对于这个系统，我们考虑一个和率最大化问题。所提出的混合波束形成的设计间接考虑了和均方误差（MSE）最小化问题，同时利用数字波束形成的解决方案。为此，我们假设数字波束形成利用众所周知的块对角化（BD）方法。在这种假设下，我们解决我们的问题如下：首先，我们制定的和速率最大化问题的混合和数字波束成形设计的接收信号之间的MSE最小化。然后利用压缩感知技术设计了源、中继和各目的节点的混合波束赋形。仿真结果表明，所提出的混合波束形成设计的性能非常接近的数字之一。此外，我们还研究了射频（RF）链和路径的数量以及到达角（AoA）和离开角（AoD）估计器的精度对混合波束成形设计的总速率的影响。计算机模拟揭示，当RF链和路径的数量增加（或AoA（AoD）估计器的精度提高）时，混合波束成形的总和速率增加。
2015-11-11 cs.IT math.IT
Achievable Rates of Multi-User Millimeter Wave Systems with Hybrid Precoding
毫米波（mmWave）系统将可能在发射器和接收器两者处采用大型天线阵列。天线阵列的一个自然应用是同时向多个用户传输，这需要在发射机处进行多用户预编码。然而，硬件约束使得难以在毫米波处应用常规的较低频率MIMO预编码技术。提出并分析了一种适用于下行多用户毫米波系统的低复杂度模拟/数字混合波束形成算法。混合预编码涉及模拟和数字处理的组合，这是由降低整个射频和混合信号硬件的功耗的要求所激发的。所提出的算法配置混合预编码器在发射机和模拟组合器在多个接收机与一个小的训练和反馈开销。对于该算法，我们推导出一个下界的单路径信道的情况下，可实现的速率，显示其在大量的天线的渐近最优性，并作出有用的见解更一般的情况下。仿真结果表明，该算法比单纯模拟波束形成算法具有更高的和速率，接近无约束数字预编码方案的性能。
2015-05-02 cs.IT math.IT
Full-Spectrum Wireless Communications for 6G and Beyond: From Microwave, Millimeter-Wave, Terahertz to Lightwave
本文提出全频谱无线通信（FSWC）概念，利用从微波到光波的整个电磁频谱资源，为6G提供充足带宽并开创新范式，并探讨太赫兹与光波段的机遇和挑战。
2023-05-11 cs.IT eess.SP math.IT
Millimeter Wave and Sub-Terahertz Spatial Statistical Channel Model for an Indoor Office Building
毫米波（mmWave）和亚太赫兹（THz）频率预计将在6 G无线系统及以后发挥至关重要的作用，因为它们具有数十GHz的巨大可用带宽。本文基于2014年至2020年在室内办公室环境中进行的28和140 GHz的广泛无线电传播测量，提出了一种针对毫米波和亚太赫兹频率的室内三维空间统计信道模型。全向和定向路径损耗模型和信道统计数据，如时间簇的数量，集群延迟，集群功率来自超过15,000测量功率延迟配置文件。由此产生的信道统计数据表明，时间集群的数量遵循泊松分布，每个集群内的子路径的数量遵循复合指数分布的LOS和NLOS环境在28和140 GHz。本文提出了一个统一的室内统计信道模型的毫米波和亚太赫兹频率以下的数学框架，以前的室外NYUSIM信道模型。开发了相应的室内信道模拟器，该模拟器可以针对高达150 GHz的任意毫米波和亚太赫兹载波频率、信号带宽和天线波束宽度重建3D全向、定向和多输入多输出（MIMO）信道。本文提出的统计信道模型和仿真器将指导未来6 G及以后的空中接口、波束成形和收发器设计。
2021-03-31 cs.IT math.IT
Millimeter-wave Gbps Broadband Evolution towards 5G: Fixed Access and Backhaul
随着无线通信向5G发展，固定宽带和移动宽带将在为互联社会提供Gbps基础设施方面发挥关键作用。本文提出了一种毫米波Gbps宽带（MGB）系统，作为解决这一演变中的两个关键问题：固定宽带的最后一英里接入和移动宽带的小小区回程。其关键思想是使用毫米波频段中已有的频谱进行固定无线接入，并采用优化的动态波束成形和大规模MIMO基础设施，以实现广域覆盖的高容量。本文解释了MGB的概念，并描述了实现该系统的潜在阵列体系结构。仿真表明，在500 MHz带宽（39 GHz频段）和28 dBm传输功率（55 dBm EIRP）的情况下，可以为1 km半径内的96个小型小区提供超过11 Gbps的回程容量。
2015-07-14 cs.IT math.IT
Gram Schmidt Based Greedy Hybrid Precoding for Frequency Selective Millimeter Wave MIMO Systems
混合模拟/数字预编码允许毫米波MIMO系统利用大的天线阵列增益，同时允许低成本和功耗硬件。大多数先前的工作集中在窄带毫米波系统的混合预编码。然而，mmWave系统将可能在具有频率选择性的宽带信道上操作。因此，本文认为，频率选择性混合预编码与RF波束成形矢量从量化码本。针对该系统，提出了一种低复杂度的接近最优的贪心算法，用于混合模拟/数字预编码器的设计。所提出的算法使用Gram-Schmidt正交化来精确地选择RF波束成形向量。仿真结果表明，所开发的预编码设计算法取得了很好的性能相比，无约束的解决方案，而需要更少的复杂度。
2016-01-26 cs.IT math.IT
Location-Aided Coordinated Analog Precoding for Uplink Multi-User Millimeter Wave Systems
毫米波（mmWave）通信有望在下一代蜂窝网络中发挥重要作用，旨在应对影响传统无线载波的带宽短缺。已经提出使用边信息作为在毫米波大规模多输入多输出（m-MIMO）通信中加速波束选择的潜在方法。然而，在实践中，这样的信息并不是没有错误的，导致性能下降。在多用户情况下，错误的波束选择可能导致基站（BS）侧的不可减少的用户间干扰。在本文中，我们考虑在毫米波上行链路的情况下，多个用户（UE）的位置辅助预编码器的设计。假设存在直接的设备到设备（D2 D）链路，我们提出了一个分散的协调机制，鲁棒的快速波束选择。该算法允许BS侧的干扰的改进处理，并且进而导致更大的频谱效率。
2017-11-08 cs.IT eess.SP math.IT
Millimeter Wave MIMO Channel Estimation with 1-bit Spatial Sigma-delta Analog-to-Digital Converters
本文主要研究了采用1位空间Σ-Δ模数转换器（ADC）的毫米波MIMO系统的信道估计。1位空间Σ-Δ型ADC的信道估计性能取决于量化噪声建模。因此，我们提出了一种新的方法，利用1位空间Σ-Δ ADC的确定性输入输出关系来建模量化噪声。使用这个新的噪声模型，我们提出了一种算法的信道估计的窄带单用户毫米波视线MIMO系统，通过确定未知的角度和路径衰减，表征平坦衰落信道。通过仿真，我们证明了所开发的方法的性能与传统的模拟系统相当，并显着优于传统的1位量化系统。
2020-10-23 cs.IT eess.SP math.IT
Subspace Estimation and Decomposition for Large Millimeter-Wave MIMO systems
混合模数毫米波（mmWave）MIMO系统中的信道估计和预编码是一个基本问题，在任何承诺的增益可以利用之前，尚未得到解决。为此，我们提出了一种方法（基于著名的Arnoldi迭代），利用TDD系统中的信道互易性和信道本征模的稀疏性，来估计正确的（分别）。左）信道的奇异子空间，在BS（分别MS）。我们首先描述了在传统的MIMO系统的上下文中的算法，并推导出在BS和MS的失真的存在下的估计误差的界限。我们后来确定的障碍，阻碍了这样的算法的混合模拟-数字架构的应用，并单独解决它们。鉴于履行的混合模拟-数字架构所施加的约束，我们进一步提出了一种迭代算法的子空间分解，从而上述估计的子空间，近似模拟和数字预编码器/组合器的级联。最后，我们评估我们的方案对完美的CSI，全数字的情况下（即，等效的传统MIMO系统），并且得出结论，可以实现类似的性能，特别是在中高SNR（其中性能差距小于5%）下，然而，具有显著更少数量的RF链（少4到8倍）。
2016-06-27 cs.IT math.IT
Connectivity and Blockage Effects in Millimeter-Wave Air-To-Everything Networks
毫米波（mmWave）为空对空、空对地和空对地等空对地（A2X）通信提供高数据率和带宽。A2X网络中的MmWave通信对建筑物阻塞效应敏感。在本文中，我们提出了一个分析框架来定义和验证的空中接入点（AAP）的连接，联合使用随机几何和随机形状理论。建筑物被建模为具有固定高度的布尔线段过程。通过优化AAP的高度，推导出任意建筑物的遮挡面积，并使其最小化。上的连接概率的下限推导出作为AAP的海拔高度和不同的参数的用户和建筑物，包括他们的密度，大小和高度的函数。我们的研究为实际的毫米波A2X网络部署提供了指导。
2018-08-01 cs.IT math.IT
Frequency Hopping on a 5G Millimeter-Wave Uplink
为了克服移动数据流量的预期巨大增长，下一代蜂窝网络将需要利用毫米波（mmWave）频带提供的大带宽。毫米波的一个关键区别特征是它使用高度定向和可操纵的天线。此外，未来的网络将通过基站及其支持基础设施的扩散而高度密集。为了通过减轻频率选择性衰落和共信道干扰的影响来进一步提高网络的整体吞吐量，5G蜂窝网络也有望积极使用跳频。本文概述了一个分析框架，该框架捕捉了5G蜂窝上行链路的主要特征。该框架用于强调网络基础设施致密化、天线方向性、毫米波传播特性和跳频的好处。
2015-12-10 cs.IT math.IT
Context Information Based Initial Cell Search for Millimeter Wave 5G Cellular Networks
毫米波（mmWave）通信被设想为满足第五代（5G）蜂窝网络的数据率要求的基石。在毫米波通信中，波束成形被认为是对抗高路径损耗的关键技术，并且与传统微波通信不同，即使在初始接入/小区搜索期间，波束成形也可能是必要的。在所提出的用于初始小区搜索的波束成形方案中，模拟波束成形是功率有效的方法，但是在初始接入期间遭受其固有的搜索延迟。在这项工作中，我们认为，模拟波束成形仍然可以是一个可行的选择时，上下文信息毫米波基站（BS）是在移动台（MS）。然后，我们研究了如何模拟波束成形的性能下降的情况下，角误差在可用的上下文信息。最后，我们提出了一种模拟波束成形接收机架构，该架构使用多个移相器阵列和单个RF链来对抗角度误差的影响，表明它可以实现与混合波束成形相同的性能。
2016-05-06 cs.IT cs.NI math.IT
Downlink and Uplink Cell Association with Traditional Macrocells and Millimeter Wave Small Cells
毫米波（mmWave）链路将提供高容量，但在穿透固体物体或在固体物体周围衍射方面很差。因此，我们考虑一个混合蜂窝网络，传统的6 GHz以下的宏小区与密集的毫米波小小区共存，移动用户可以机会主义地连接到任何一个。我们开发了一个通用的分析模型来表征和推导的上行链路和下行链路小区关联的SINR和速率覆盖概率，在这样的混合部署。我们提供了广泛的验证这些分析结果（依赖于几个简化的假设）与模拟结果。利用分析结果，不同的解耦上行链路和下行链路的小区关联策略进行了研究，并显示其优越性相比，传统的耦合方法。最后，研究了毫米波中的小小区偏置，并且我们表明，由于宽带宽，前所未有的偏置值是理想的。
2016-01-20 cs.IT math.IT
Hybrid MIMO Architectures for Millimeter Wave Communications: Phase Shifters or Switches?
混合模拟/数字MIMO架构最近被提出作为毫米波（mmWave）无线通信系统中全数字预编码的替代方案。这是由RF链和模数转换器数量的可能减少所激发的。在这些架构中，模拟处理网络通常基于可变移相器。在本文中，我们提出了基于开关网络的混合架构，以降低基于移相器的结构的复杂性和功耗。我们定义了一个功耗模型，并使用它来评估这两种结构的能源效率。为了估计完整的MIMO信道，我们提出了一种开环压缩信道估计技术，它是独立的硬件中使用的模拟处理阶段。我们分析了基于移相器和开关的混合结构的新的估计算法的性能。利用该估计，我们提出了两种基于开关的混合合路器的设计算法，并分析了所获得的频谱效率。最后，我们研究了基于相移网络和开关网络的混合架构的功耗，硬件复杂性和频谱效率之间的权衡。数值结果表明，基于开关的架构获得相等或更好的信道估计性能，获得使用移相器，同时降低硬件复杂度和功耗。对于相同的功耗，所有的混合架构提供类似的频谱效率。
2015-12-09 cs.IT math.IT
A Hardware-Efficient Analog Network Structure for Hybrid Precoding in Millimeter Wave Systems
混合预编码最近已经被提出作为用于毫米波（mm-wave）系统的具有成本效益的收发器解决方案。虽然在现有的工作中，射频（RF）链的数量已经有效地减少，但仍然需要大量的高精度移相器。实际的移相器具有粗略量化的相位，并且由于成本和功率考虑，它们的数量应该减少到最小。在本文中，我们提出了一种新的硬件高效的实现混合预编码，称为固定移相器（FPS）的实现。它只需要少量的量化和固定相位的移相器。为了提高频谱利用率，提出了一种开关网络来实现移相器与天线之间的动态连接，该网络能够自适应信道状态。一个有效的交替最小化（AltMin）算法开发的封闭形式的解决方案，在每次迭代，以确定混合预编码器和开关的状态。此外，为了进一步降低硬件复杂度，提出了一种组连接的映射策略，以减少开关的数量。仿真结果表明，FPS全连接混合预编码器实现了更高的硬件效率与更少的移相器比现有的建议。此外，组连接映射实现了频谱效率和硬件复杂度之间的良好平衡。
2018-02-28 cs.IT math.IT
Joint Analog Beam Selection and Digital Beamforming in Millimeter Wave Cell-Free Massive MIMO Systems
无小区大规模MIMO系统由许多分布式接入点组成，这些接入点具有共同为用户服务的简单组件。在毫米波段中，只能支持有限的一组预定波束。在整合这些技术的网络中，下行链路模拟波束选择对于网络和速率最大化来说是一项具有挑战性的任务。低成本的数字滤波器可以进一步提高网络的和速率。在这项工作中，我们提出了低成本的模拟波束选择和数字滤波器的联合设计。所提出的联合设计实现显着更高的总和率比不相交的设计基准。有监督机器学习（ML）算法能够以低计算复杂性有效地逼近联合设计的波束选择决策的输入输出映射函数。由于ML算法的训练是离线执行的，因此我们提出了一种构造良好的联合设计，该设计结合了多个初始化、迭代和选择特征，以及波束冲突控制，即，同一波束不能用于多个用户。数值结果表明，ML算法可以保持99-100%的原始和率的结果所提出的构造良好的设计。
2021-07-02 cs.IT eess.SP math.IT
Enhancing Secrecy with Multi-Antenna Transmission in Millimeter Wave Vehicular Communication Systems
毫米波（mmWave）车载通信系统将为原始传感器数据的交换提供丰富的带宽，并支持驾驶员辅助和安全相关功能。然而，缺乏安全的通信联系可能导致滥用和攻击，危及运输系统的效率和司机的人身安全。在本文中，我们提出了两个物理层（PHY）安全技术的车载毫米波通信系统。第一种技术使用具有单个RF链的多个天线来向目标接收机发送信息符号，并在非接收机方向上发送类噪声信号。第二种技术使用具有几个RF链的多个天线来向目标接收器发送信息符号，并在受控方向上机会性地注入人工噪声，从而减少车辆环境中的干扰。理论和数值结果表明，所提出的技术提供了更高的保密率相比，传统的物理层安全技术，需要数字或更复杂的天线架构。
2017-02-20 cs.IT math.IT
Millimeter Wave Location-Based Beamforming using Compressive Sensing
本文提出了一种基于位置的模拟波束形成（BF）技术，使用压缩感知（CS）是可行的毫米波（mmWave）无线通信系统。所提出的方案是基于利用CS和本地化的好处，以减少毫米波波束成形（BF）的复杂性和提高其性能相比，传统的毫米波模拟BF技术。CS理论用于利用毫米波传播信道的稀疏性质来估计毫米波信道的出发角（AoD）和到达角（AoA），并且知道节点位置有效地减少了构造感测矩阵所需的BF向量的数量。因此，可以获得具有低待用时间的高精度毫米波BF。仿真分析证实了所提出的毫米波BF技术的高效率相比，传统的穷举搜索BF和CS基于BF没有定位使用随机测量
2018-08-04 cs.IT math.IT
Codeword Selection and Hybrid Precoding for Multiuser Millimeter Wave Massive MIMO Systems
针对宽带多用户毫米波大规模多输入多输出系统的可达和速率最大化问题，研究了混合预编码技术。由于可实现的和速率的每次计算只能在模拟预编码器和数字预编码器都被确定之后执行，因此可实现的和速率的最大化具有难以处理的计算复杂度。通过引入无干扰（IF）可实现的和速率，可以解耦模拟和数字预编码器的设计。为了避免波束冲突并最大化中频可实现的和速率，提出了一种基于匈牙利语的码字选择算法用于模拟预编码设计。仿真结果验证了该方案的有效性，并表明与现有的方案相比，可以实现更好的性能。
2019-01-05 cs.IT eess.SP math.IT
GMD-Based Hybrid Precoding For Millimeter-Wave Massive MIMO Systems
混合预编码技术可以显著减少毫米波大规模MIMO系统中所需的射频链路数量，降低系统的能耗，因此受到学术界和工业界的广泛关注。然而，大多数现有的混合预编码方案是基于奇异值分解（SVD）。由于奇异值分解后子信道信噪比（SNR）差异很大，通常需要复杂的比特分配来匹配子信道SNR。为了解决这个问题，我们提出了一种基于几何平均分解（GMD）的混合预编码方案，以避免复杂的比特分配。其基本思想是寻找一对模拟和数字预编码矩阵，它们足够接近最优无约束GMD预编码矩阵。具体来说，我们设计模拟（数字）预编码矩阵，同时保持数字（模拟）预编码矩阵固定。进一步地，将基追踪原理应用于模拟预编码矩阵的设计中，并通过对数字预编码矩阵进行GMD运算得到数字预编码矩阵。仿真结果表明，提出的基于GMD的混合预编码方案比传统的基于SVD的混合预编码方案具有更好的出错率（BER）性能和更低的复杂度。
2016-05-16 cs.IT math.IT
Frequency-Selective Hybrid Beamforming Based on Implicit CSI for Millimeter Wave Systems
混合波束形成是实现毫米波高数据率传输的一个很有前途的概念。为了在收发器中实现它，许多参考文献最佳地适应于高维多天线信道，但或多或少忽略了信道估计的复杂性。意识到接收到的耦合系数的信道和对可能的模拟波束成形向量可以用于模拟波束选择，我们进一步提出了一个低复杂度的计划，利用耦合系数来实现混合波束成形。从本质上讲，耦合系数可以被视为隐含的信道状态信息（CSI），这些耦合系数的估计产生的有效的信道矩阵的替代品的维数低得多。在计算这些有效信道矩阵的Frobenius范数之后，证明了具有最大Frobenius范数值的有效信道提供了混合波束形成问题的解决方案。
2018-02-27 cs.IT math.IT
Narrowband Channel Estimation for Hybrid Beamforming Millimeter Wave Communication Systems with One-bit Quantization
毫米波（mmWave）频谱由于其巨大的可用带宽而引起关注。毫米波频带中的高传播损耗需要使用大量天线进行波束成形。传统上，每个天线都与高速模数转换器（ADC）配对，这导致高功耗。为了降低功耗，人们提出了混合波束成形架构和一位分辨率ADC。然而，模拟波束成形和一比特量化使得信道估计更具挑战性。本文提出了一种基于广义近似消息传递（GAMP）的毫米波通信系统窄带信道估计算法。我们通过仿真表明，1）GAMP变体与一位ADC具有更好的性能比没有量化的最小二乘估计方法，2）所提出的一位GAMP算法实现了最低的估计误差的GAMP变体中，和3）利用更多的帧和RF链提高信道估计性能。
2018-05-30 cs.IT math.IT
User Scheduling for Millimeter Wave Hybrid Beamforming Systems with Low-Resolution ADCs
我们研究了毫米波（mmWave）混合模拟/数字波束成形系统的上行链路用户调度与低分辨率模数转换器（ADC）。推导新的调度标准的毫米波系统，我们表明，在波束空间中的信道结构，除了信道的幅度和正交性，在最大限度地提高可实现的速率的预定用户由于量化误差起着关键作用。该准则表明，对于给定的信道增益，为了最大化可实现的速率，被调度用户的信道需要（1）具有尽可能多的具有唯一到达角（AoA）的传播路径和（2）在波束空间中均匀的功率分布。利用推导出的标准，我们提出了一种高效的调度算法的毫米波迫零接收机与低分辨率ADC。我们进一步提出了一个弦距离为基础的调度算法，只利用AoA的知识和分析性能推导遍历率在封闭的形式。基于推导出的速率，我们表明，波束空间信道泄漏造成的相位偏移之间的AoA和量化的角度的模拟组合器可以导致通过减少量化误差相比，没有泄漏的信道的总和速率增益。仿真结果验证了所提出的算法和推导的遍历速率表达式的和速率性能。
2019-02-15 cs.IT math.IT
Millimeter Wave and Terahertz Urban Microcell Propagation Measurements and Models
室外城市微小区（UMi）的大规模路径损耗模型，均方根（RMS）延迟扩展（DS），角扩展（AS），并在28，38，73和142 GHz进行广泛的测量的空间波束的数量的比较在这封信中。测量活动于2011-2020年在德克萨斯州奥斯汀市中心、曼哈顿（纽约市）和纽约布鲁克林进行，通信范围达930 m。当比较从毫米波到亚太赫兹波段的宽范围频率的信道统计时，观察到室外无线信道的关键相似性和差异。当参考第一米自由空间路径损耗时，路径损耗指数（PLEs）在所有测量的频率上都非常相似，并且RMS DS和AS随着频率的增加而减小。从毫米波到THz频率的类似的PLE意味着蜂窝基站之间的间隔将不必随着载波频率朝向THz增加而改变，因为在亚THz或THz载波频率处的较宽带宽信道将覆盖类似的距离，因为当物理天线面积保持恒定时，天线增益随着频率的增加而二次增加。
2021-09-28 cs.IT math.IT
Max-Min Fair Hybrid Precoding for Multi-group Multicasting in Millimeter-Wave Channel
使用毫米波（mmWave）来应对当前带宽短缺的潜力已经促使在相同的物理尺寸中封装更多的天线元件，这允许用于mmWave通信的大规模多输入多输出（MIMO）的出现。然而，随着天线元件数量的增加，为每个天线分配单个RF链的能力变得不可行且负担不起。作为一种具有成本效益的替代方案，已经考虑了混合预编码的设计，其中有限散射信号由高维RF预编码器捕获，该预编码器由模拟移相器网络实现，随后是基带处的低维数字预编码器。本文考虑最大最小公平性问题，设计了一种低复杂度的混合预编码器，用于毫米波信道中的多组多播系统。由于两个主要原因，该问题是非平凡的：对于全数字预编码器的多组多播的原始最大-最小问题是非凸的，并且模拟预编码器在设计问题中放置了限制预编码器的可行集合的常数模块约束。因此，我们考虑一种低复杂度的混合预编码器设计来解决毫米波信道结构并从中受益。每个模拟波束形成器被设计为最大化给定组内的用户的最小匹配分量。一旦获得，数字预编码器通过求解等效信道的最大-最小问题来获得。
2021-02-14 cs.IT math.IT
Multiuser Beamforming for Partially-Connected Millimeter Wave Massive MIMO
针对部分连接毫米波大规模MIMO系统，提出了基于完美CSI的低复杂度混合波束成形方案和基于不完美CSI的仅模拟波束成形方案，有效最大化总速率并缓解多用户干扰。
2023-11-25 cs.IT eess.SP math.IT
Large Intelligent Surface for Positioning in Millimeter Wave MIMO Systems
用于第五代（5G）蜂窝通信的毫米波（mmWave）多输入多输出（MIMO）系统由于其大带宽和固有的高角度分辨率，还可以实现单锚点定位和对象跟踪。在本文中，我们引入了新发明的概念，大智能表面（LIS），毫米波定位系统，研究的理论性能界限（即，Cramér-Rao下界）进行定位，并与传统的单直接链路单非视距路径定位方案进行了比较，分析了LIS阵元数和移相器值对定位精度的影响，从理论分析和数值研究中验证了LIS的定位性能更好。
2019-09-30 cs.IT eess.SP math.IT
Millimeter Wave Multi-Beam-Switching Antenna
介绍了一种工作频率为14 GHz、带宽为2 GHz的高增益端射印刷天线。由该元件形成的3x3天线子阵列用于为5G网络的毫米波Massive MIMO天线阵列呈现其波束转向和多波束切换能力。这两种技术的共存，在一个大规模的MIMO子阵列，通过使用一个简单的两个矢量激励矩阵技术的帮助下，本文所示。天线的高增益和小形状因子在5G阵列等应用中非常有用，其中空间是珍贵的，并且固有的分层结构也有助于更好地冷却天线前端。
2017-09-07 cs.IT math.IT physics.app-ph
Scalable and Energy-Efficient Millimeter Massive MIMO Architectures: Reflect-Array and Transmit-Array Antennas
混合模拟-数字架构被认为是实现毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统的有希望的候选者，因为它们通过将一些信号处理操作移动到模拟域中来实现所需的昂贵的射频（RF）链的数量的显著减少。然而，混合MIMO架构的包括RF分配器、组合器、移相器和线路连接的模拟馈送网络由于其对于大量发射天线的过高功耗而不可扩展。出于这种限制，在本文中，我们研究了新的大规模MIMO架构，即反射阵列（RA）和发射阵列（TA）天线。我们表明，RA和TA天线的预编码器必须满足不同的约束条件相比，传统的MIMO架构。考虑到这些限制，并利用毫米波信道的稀疏性，我们设计了一个有效的预编码器的基础上的正交匹配追踪算法的RA和TA天线。此外，为了公平地比较RA和TA天线与传统的全数字和混合MIMO架构的性能，我们开发了一个统一的功耗模型。我们的仿真结果表明，与传统的MIMO架构，RA和TA天线是高能效和完全可扩展的发射天线的数量方面。
2018-11-07 cs.IT math.IT
Direction-Assisted Beam Management in Full Duplex Millimeter Wave Massive MIMO Systems
全双工（FD）技术的最新应用集中于实现同时的控制通信和数据传输以减少控制信息交换开销，这影响端到端延迟和频谱效率。在本文中，我们提出了一个同时的毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统的方向估计和数据传输方案，使最近的FD MIMO技术与降低硬件复杂度的自干扰（SI）消除。我们将所提出的框架应用于毫米波模拟波束管理问题，考虑配备有实现下行链路模拟波束成形的大型发射天线阵列和用于上行链路到达方向（DoA）估计的少量数字控制接收天线元件的基站。提出了一种用于设计DOA辅助模拟波束形成器和模拟以及数字SI消除的联合优化框架，其目标是最大化可实现的下行链路速率。我们的仿真结果表明，该方案优于其传统的半双工对应，产生减少的DOA估计误差和优越的下行链路数据率。
2021-09-15 cs.IT eess.SP math.IT
Fast Channel Estimation in the Transformed Spatial Domain for Analog Millimeter Wave Systems
毫米波（mmWave）系统中的快速信道估计是高增益波束成形的基本使能器，其提高覆盖范围和容量。信道估计阶段通常涉及初始波束训练过程，其中沿着预定义码本扫描发射机和接收机处的可能波束方向的子集。不幸的是，毫米波系统中部署的大量发射和接收天线增加了波束选择和信道估计任务的复杂性。在这项工作中，我们从不同的角度比以前的作品使用的模拟系统中的信道估计问题。特别地，我们提出将信道估计问题从角域移动到变换的空间域，其中估计到达和离开的角度对应于估计构成毫米波信道的路径的角频率。该方法被称为变换空间域信道估计（transformed spatial domain channel estimation，TSDCE）算法，通过结合变换空间域中每条路径的低秩近似和样本自相关函数，对加性高斯白噪声具有鲁棒性。数值结果评估了信道估计的均方误差和到达方向估计能力。TSDCE显着降低了第一，同时表现出显着较低的计算复杂性相比，众所周知的基准计划。
2021-04-05 cs.IT eess.SP math.IT
Minimax Design and Order Estimation of FIR Filters for Extending the Bandwidth of ADCs
随着采样率的快速提高，采样系统的带宽要求不断提高，尤其是时间交错模数转换器。由于在模拟电路中实现扩展是不切实际的，因此数字辅助技术成为扩展模拟带宽的可行方法。本文以纹波约束为设计准则，推导了极小极大意义下带宽扩展滤波器的精确阶数估计公式。从系统顶层设计的角度出发，推导出的滤波器阶数估计对评估系统的计算复杂性具有重要意义。此外，与建议的阶估计，人们可以方便地获得满足给定的纹波约束，这有助于减少设计时间的最小阶。扩展滤波器的性能和它的阶估计都通过仿真例子说明和证明。
2016-03-04 cs.IT math.IT
Resolution-Adaptive Hybrid MIMO Architectures for Millimeter Wave Communications
在本文中，我们提出了一种混合模拟-数字波束形成架构与分辨率自适应ADC的毫米波（毫米波）接收机与大型天线阵列。我们采用阵列响应向量的模拟组合器和ADC的位分配（BA）的解决方案，在封闭的形式。BA解决方案表明，ADC的最佳位数与RF链的信噪比的1/3次方成比例。使用的解决方案，两个建议的BA算法最小化接收到的模拟信号的均方量化误差下的总ADC功率约束。本文的贡献包括：1）ADC比特分配算法，以提高通信性能的混合MIMO接收机，2）近似的容量与BA算法作为信道的函数，和3）的遍历速率的最坏情况下的分析建议MIMO接收机，量化系统的权衡，并作为下界。仿真结果表明，BA算法在频谱和能量效率方面优于固定ADC方法，并验证了容量和遍历速率公式。对于与固定4位ADC等效的功耗约束，改进的BA算法使量化误差可以忽略不计，同时实现了22%的能效提升。具有可忽略不计的量化误差允许现有的国家的最先进的数字波束形成器容易地应用到所提出的系统。
2017-08-16 cs.IT math.IT
Hybrid Beamforming via the Kronecker Decomposition for the Millimeter-Wave Massive MIMO Systems
尽管其有希望的性能增益，毫米波大规模MIMO的实现仍然面临着一些实际挑战。特别是，在数字域中实现大规模MIMO需要数百个与天线数量相匹配的RF链。此外，将这些组件设计为在毫米波频率下操作是具有挑战性的并且成本高昂。这些激发了混合波束成形的最新发展，其中MIMO处理被划分为模拟和数字域中的单独实现，分别称为模拟和数字波束成形。使用相控阵的模拟波束形成引入了对波束形成系数的单模约束，使得传统的MIMO技术不适合并且需要新的设计。在本文中，我们提出了一个系统的设计框架，混合波束形成的多小区多用户大规模MIMO系统在毫米波信道稀疏传播路径的特点。该框架依赖于将模拟波束成形向量和路径观测向量分解为作为单模向量的因子的克罗内克积。利用Kronecker混合积的性质，设计了模拟波束形成器的不同因子，用于对干扰路径进行调零或对数据路径进行相干合并。此外，信道估计方案的设计，使建议的混合波束成形。该方案通过模拟波束扫描估计数据和干扰路径的AoA，通过模拟波束转向估计数据路径增益。分析了信道估计方案的性能。特别是，由波束扫描产生的AoA谱，它显示了AoA范围内路径的幅度分布，以封闭形式导出。结果表明，小区间干扰水平与阵列大小、导频序列长度的平方根和路径之间的空间间隔成反比。
2017-04-12 cs.IT math.IT
Directional Initial Access for Millimeter Wave Cellular Systems
由于毫米波（mmWave）频带在这些频率处的大规模可用带宽，这些频带最近已经吸引了对于下一代蜂窝系统的相当大的兴趣。然而，设计毫米波蜂窝系统的一个关键挑战是初始接入-移动设备建立到基站小区的初始链路层连接的过程。毫米波通信依赖于高度定向的传输，并且初始接入过程因此必须提供一种机制，通过该机制可以在潜在的大角度空间中搜索初始传输方向。考虑到不同的扫描和信令过程，评估接入延迟和系统开销的设计方案进行了比较。信道结构和多址接入问题也被考虑。分析表明，低分辨率的全数字架构相比，单流模拟波束成形的显着优势。
2016-07-28 cs.IT cs.NI math.IT
Cost-Effective Millimeter Wave Communications with Lens Antenna Array
毫米波（mmWave）通信是用于第五代（5G）无线系统的有前途的技术。然而，毫米波系统中使用的大量天线和宽信号带宽使得传统的多天线技术在信号处理复杂度、硬件实现和功耗方面成本越来越高。在本文中，我们首先概述了现有的主要技术，这些技术在性能和成本之间提供了不同的权衡，然后重点讨论了基于先进透镜天线阵列的有前途的新技术，从而研究了具有成本效益的毫米波通信。研究表明，利用透镜阵列的角度依赖性能量聚焦特性以及毫米波信道的角度稀疏性，毫米波透镜-天线系统能够以非常少的射频（RF）链和使用低复杂度的单载波传输实现容量最优性能，即使对于宽带频率选择性信道也是如此。数值结果表明，基于透镜的系统在频谱效率和能量效率方面明显优于最先进的毫米波系统设计。
2016-10-08 cs.IT math.IT
Over-Sampling Codebook-Based Hybrid Minimum Sum-Mean-Square-Error Precoding for Millimeter-Wave 3D-MIMO
混合预编码设计对于毫米波（mmWave）大规模MIMO具有挑战性。现有的混合预编码方案大多以最大化总频谱效率（SSE）为目标，而对误码率（BER）的研究较少。因此，本文提出了一种基于过采样码本（OSC）的混合最小均方误差和（min-SMSE）预编码方案，用于毫米波多用户三维（3D）-MIMO系统，以优化系统的误码率，其中考虑了每个用户具有多个数据流的多用户传输。具体而言，给定由真实信道和模拟预编码组成的有效基带信道，我们首先设计基于最小最小均方误差准则的数字预编码器/合并器以优化误码率。为了进一步降低发送和接收信号之间的SMSE，我们提出了一种基于OSC的联合模拟预编码器/组合器（JAPC）设计。仿真结果表明，该方案可以实现更好的性能比传统的同行。
2018-05-21 cs.IT math.IT
Millimeter Wave Communications for Future Mobile Networks
毫米波（mmWave）通信最近吸引了大量的研究兴趣，因为巨大的可用带宽可以潜在地导致每个用户的几个Gbps（千兆比特每秒）的速率。虽然毫米波可以容易地用于诸如室内热点或回程的固定场景，但是在移动网络中使用毫米波是具有挑战性的，其中发送/接收节点可能是移动的，信道可能具有复杂的结构，并且多个节点之间的协调是困难的。为了充分利用mmWave在移动网络中的高潜在速率，必须解决许多技术问题。本文对未来移动网络（5G及以后）的毫米波通信进行了全面调查。我们首先总结了最近的渠道测量活动和建模结果。然后，我们详细讨论了毫米波通信的多输入多输出（MIMO）收发器设计的最新进展。之后，我们将概述多址接入和回程的解决方案，然后分析覆盖和连接。最后，讨论了移动网络中毫米波标准化和部署的进展。
2017-05-17 cs.IT math.IT
Joint Power Control and Beamforming for Uplink Non-Orthogonal Multiple Access in 5G Millimeter-Wave Communications
在本文中，我们研究了第五代（5G）无线移动通信，即毫米波（mmWave）通信和非正交多址（NOMA）的两个关键使能技术的组合。特别地，我们考虑典型的2用户上行链路mmWave-NOMA系统，其中基站（BS）配备具有单个RF链的模拟波束成形结构并且服务2个NOMA用户。一个优化问题，制定最大化的2个用户的可实现的总和速率，同时确保每个用户的最小速率约束。该问题变成联合功率控制和波束成形问题，即，我们需要找到波束形成向量，以同时引导到两个用户，这两个用户服从模拟波束形成结构，并且同时控制它们上的适当功率。由于直接搜索非凸问题的最优解过于复杂，我们建议将原问题分解为两个相对容易解决的子问题：一个是功率控制和波束增益分配问题，另一个是恒模约束下的模拟波束形成问题。大量的仿真验证了所提出的解决方案的合理性，性能评估结果表明，所提出的次优解决方案实现了接近上界的上行链路和速率性能。
2017-11-15 cs.IT math.IT
Channel Estimation and Hybrid Precoding for Millimeter Wave Cellular Systems
毫米波（mmWave）蜂窝系统由于在mmWave频率下可用的大带宽而将实现每秒千兆位数据率。为了实现足够的链路裕度，毫米波系统将在发射器和接收器处采用具有大天线阵列的定向波束成形。由于千兆采样混合信号设备的高成本和功耗，毫米波预编码可能会在模拟和数字域之间划分。大量天线和模拟波束成形的存在要求开发特定于毫米波的信道估计和预编码算法。本文开发了一种自适应算法来估计毫米波信道参数，利用信道的散射性质差。为了使该算法的有效操作，一种新的分层多分辨率码本的设计，以构建不同的波束宽度的训练波束形成向量。对于单径信道，使用该算法的估计误差概率的上限推导，并得到一些见解的自适应阶段的算法之间的训练功率的有效分配。自适应信道估计算法，然后扩展到多径的情况下，依赖于信道的稀疏性。利用估计的信道，本文提出了一种新的混合模拟/数字预编码算法，克服了仅模拟波束形成的硬件限制，并接近数字解决方案的性能。仿真结果表明，所提出的低复杂度的信道估计算法实现了相当的预编码增益相比，穷举信道训练算法。结果还表明，即使在干扰存在的情况下，所提出的算法也可以接近由完美的信道知识实现的覆盖概率。
2014-01-29 cs.IT math.IT
Subspace Tracking and Least Squares Approaches to Channel Estimation in Millimeter Wave Multiuser MIMO
本文研究了毫米波频率下的MIMO信道估计问题，包括单用户和多用户两种情况。使用子空间的方法，我们开发了一个协议，使估计的权利（分别。左）发射机处的奇异向量（分别为接收器）侧;在此基础上，我们将收缩的投影近似子空间跟踪算法和正交Oja算法应用到我们的框架中，得到了两种信道估计算法。我们还提出了一种替代算法的基础上最小二乘法。在算法设计阶段也明确考虑了波束形成器的混合模拟/数字性质。为了限制系统的复杂性，在通信链路的两侧使用固定的模拟波束形成器。所得到的数值结果，显示在信道矩阵的主要奇异向量，系统可实现的频谱效率，和系统的比特错误率的估计的准确性，证明所提出的算法是有效的，他们比较有利的，在性能复杂度权衡方面，相对于几个竞争的替代品。
2019-06-20 cs.IT math.IT
Analysis of a Frequency-Hopping Millimeter-Wave Cellular Uplink
预计第五代（5G）蜂窝网络相对于第四代网络至少会表现出三个主要的物理层差异：毫米波传播、大规模天线阵列和基站密集化。如在第四代系统（诸如LTE）中，5G系统可能继续在上行链路上使用单载波频分多址（SC-FDMA），这是由于其有利的峰均功率比。此外，5G系统可能在上行链路上使用跳频来帮助随机化干扰并提供对抗频率选择性衰落的分集。在本文中，这些和其他物理层功能的上行链路性能的影响进行了评估，使用一种新的毫米波传播模型，具有距离相关的参数，表征的路径损耗，阴影，和衰落。分析通过首先固定移动设备的位置并找到以拓扑为条件的性能来进行。然后通过相对于移动设备的位置求平均来找到空间平均性能。分析允许使用实际的基站拓扑结构和传播模型可以利用经验毫米波测量。说明了基站密集化、高度定向扇区化、跳频、大可用带宽和高码率的好处。分数功率控制的次要意义。
2016-08-07 cs.IT math.IT
