Closed-Loop Sparse Channel Estimation for Wideband Millimeter-Wave Full-Dimensional MIMO Systems
针对宽带毫米波混合全维多输入多输出时分双工系统，提出了一种闭环稀疏信道估计方法，该方法充分利用了信道在角度域和时延域的稀疏性。在下行链路CE阶段，在基站（BS）处设计随机发送预编码器以用于信道探测，并且在用户设备（UD）处设计接收组合器以将混合阵列可视化为低维数字阵列，以便于多维酉ESPRIT（MDU-ESPRIT）算法来估计相应的到达角（AoA）。在上行链路CE阶段，利用估计的下行链路AoA，即上行链路偏离角（AoD），来设计UD处的多波束发送预编码器，以使得BS能够估计上行链路AoA，即，在基站设计的接收合并器的基础上，利用MDU-ESPRIT算法，分析了不同用户终端的下行AoD以及不同用户终端的时延。此外，提出了一种最大似然方法来配对的信道参数在这两个阶段，然后获得路径增益使用最小二乘估计。根据谱估计理论，该方案可以获得稀疏多径分量的AoA/AoD和延迟的超分辨率估计，并且训练开销很小。仿真结果验证了更好的CE性能和较低的计算复杂性，我们的解决方案比现有的国家的最先进的方法。
2019-09-16 cs.IT math.IT
High-Resolution Angle Tracking for Mobile Wideband Millimeter-Wave Systems with Antenna Array Calibration
毫米波（mmWave）系统使用定向波束来支持高速率数据通信。发射和接收波束之间的小的未对准（例如，由于移动性）可能导致接收信号质量的显著下降，尤其是在视距通信信道中。在本文中，我们提出并评估高分辨率的角度跟踪策略，宽带毫米波系统的移动性。我们自定义设计成对的辅助光束作为跟踪光束，并使用它们来捕获角度变化，数据光束的转向方向被调整到该角度变化。不同于传统的波束跟踪设计，所提出的框架既不依赖于角度变化模型，也不需要在网格上的假设。对于实际实施所提出的方法，我们研究阵列校准误差对辅助波束对设计的影响。数值结果表明，通过采用所提出的方法，良好的角度跟踪性能可以在各种天线阵列配置，信道模型，和移动性条件下实现。
2018-02-12 cs.IT eess.SP math.IT
Sensing aided Channel Estimation in Wideband Millimeter-Wave MIMO Systems
在这项工作中，上行链路信道估计问题被认为是毫米波（mmWave）多输入多输出（MIMO）系统。众所周知，信道估计中的导频开销和计算复杂度随着天线数目和带宽而增加。为了克服这一点，所提出的方法允许在基站的信道估计由感测信息辅助。感测信息包含对环境中的散射体位置的估计。提出了一种同时加权正交匹配追踪（SWOMP）-稀疏贝叶斯学习（SBL）算法，有效地将此感知信息的通信信道估计过程。所提出的框架可以应对a）存在于感测信息中的散射体与通信信道不相关联以及b）散射体的位置中的缺陷的场景。仿真结果表明，该算法仅以少量导频开销为代价，就能获得良好的宽带性能。最后，Cramer-Rao界（CRB）的角度估计和多径信道增益的SBL推导出，所提出的算法的本地可识别性提供了宝贵的见解。
2023-02-04 cs.IT eess.SP math.IT
A Flexible Wideband Millimeter-Wave Channel Sounder with Local Area and NLOS to LOS Transition Measurements
本文提出了一种毫米波（mmWave）宽带滑动相关器信道探测器，具有灵活的工作在各种传输速率。信道探测器可以发送和接收高达1 GHz的RF零到零带宽，同时测量2纳秒的多径时间分辨率。该系统架构利用现场可编程门阵列（FPGA）、高速数模转换器（DAC）和低相位噪声铷（Rb）基准电压源进行同步。使用可操纵窄波束天线，该系统可以测量高达185 dB的路径损耗。信道探测器用于测量接收器从视线到非视线条件下的城市峡谷转换时的定向和全向接收功率。当接收器从视线（LOS）条件转换到深阴影非LOS（NLOS）条件时，观察到全向接收功率下降25 dB。信道探测器也被用来研究信号的变化和空间一致性的一组本地的接收器的位置安排在一个集群跨越5米× 10米的局部区域，其中的全向接收功率在LOS和NLOS环境中被发现是相对稳定的接收功率的标准偏差分别为2.2分贝和4.3分贝。这项工作表明，当在毫米波发射机处实施波束成形时，局部区域上的全向接收功率在相隔几米到几米的接收机位置之间几乎没有波动。
2017-03-23 cs.IT math.IT
Frequency Selective Hybrid Precoding for Limited Feedback Millimeter Wave Systems
混合模拟/数字预编码在毫米波（mmWave）系统中提供了硬件复杂度和系统性能之间的折衷。这种类型的预编码允许毫米波系统利用足够的链路裕度所需的大天线阵列增益，同时允许低成本和功耗硬件。大多数先前的工作集中于窄带毫米波系统的混合预编码，在发射机处具有完美的或估计的信道知识。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，本文考虑宽带毫米波系统与有限的反馈信道之间的发送器和接收器。首先，针对给定的RF码本，推导出最优的混合预编码设计。这为任何其他启发式算法提供了基准，并为码本设计提供了有用的见解。其次，开发了用于宽带毫米波系统中的空间复用的高效混合模拟/数字码本。最后，基于Gram-Schmidt正交化理论，提出了一种低复杂度、接近最优的贪婪频率选择性混合预编码算法。仿真结果表明，开发的混合码本和预编码器的设计实现了非常好的性能相比，无约束的解决方案，而需要更少的复杂度。
2016-08-23 cs.IT math.IT
BDMA for Millimeter-Wave/Terahertz Massive MIMO Transmission with Per-Beam Synchronization
针对毫米波/太赫兹频段的宽带大规模多输入多输出（MIMO）传输，提出了基于波束同步的波束分多址（BDMA）技术。我们首先介绍了一个物理动机的波束域信道模型的大规模MIMO和证明，波束域信道元素的包络往往是独立的时间和频率时，在基站和用户终端（UT）的天线的数量趋于无穷大。激励所得出的波束域信道特性，然后，我们提出了PBS毫米波/太赫兹大规模MIMO。我们表明，与传统的同步方法相比，宽带大规模MIMO信道与PBS的有效延迟和多普勒频率扩展减少了UT天线的数量的一个因素。随后，我们将PBS应用于BDMA，研究波束调度以最大化上行链路和下行链路BDMA的可实现遍历速率，并开发了贪婪波束调度算法。仿真结果验证了在典型移动场景下，BDMA结合PBS在mmW/THz宽带大规模MIMO系统中的有效性。
2016-11-14 cs.IT math.IT
Beamspace Precoding and Beam Selection for Wideband Millimeter-Wave MIMO Relying on Lens Antenna Arrays
依赖于透镜天线阵列的毫米波（mmWave）多输入多输出（MIMO）系统能够经由波束选择以显著减少的射频（RF）链的数量来实现高天线增益。然而，传统的波束选择网络在宽带系统中由于波束偏斜的影响而遭受显著的性能损失。在本文中，我们提出了一个移相器辅助波束选择网络，它使一个单一的RF链，以支持多个聚焦能量波束，以减轻宽带毫米波MIMO系统中的波束偏斜。基于此架构，我们还设计了一个有效的发射预编码器（TPC），最大限度地提高可实现的和速率，它是由波束选择和波束空间预编码。具体而言，我们解耦的波束空间预编码和波束选择的设计问题，利用波束选择矩阵具有有限数量的候选人的事实。对于波束空间预编码设计，提出了一种基于连续干扰消除（SIC）的方法，将相关的优化问题分解为一系列子问题，依次求解。对于波束选择设计，我们提出了一种能量最大波束选择方法，以避免穷举搜索的高复杂性，并推导出所需的波束数量，以达到硬件成本和系统性能之间的一个有吸引力的权衡。我们的仿真结果表明，所提出的波束空间预编码和波束选择方法实现了更高的总速率和更高的能量效率比传统的同行。
2020-04-17 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming Algorithm for Multiuser Wideband Millimeter-Wave Systems with Hybrid and Subarray Architectures
我们提出了一种波束形成算法的多用户宽带毫米波（mmWave）通信系统，其中一个接入点使用混合模拟/数字波束形成，而多个用户站具有相控阵与一个单一的RF链。该算法比文献中的其他算法运行在更一般的模式下，具有更低的计算复杂度和训练开销。在整个文件中，我们描述：i）新型波束形成器集合的构造ii）波束形成算法，其使用码本上的训练传输来选择使沿带宽的接收和功率最大化的波束形成器，以及iii）在毫米波WLAN的标准室内场景中使用通过统计和射线跟踪模型获得的信道对算法进行数值验证。我们的算法被设计为在宽带OFDM系统中服务于多个用户，并且不需要信道矩阵知识或特定的信道结构。此外，我们将天线的具体方面的分析，如天线耦合，元素辐射模式，和波束斜视。虽然没有其他的解决方案，本文研究的一般系统，我们的特征算法的可实现的速率，并表明，它达到了70%以上的频谱效率（1.5和3 dB的SNR损失之间）相对于理想的全数字波束形成在分析的情况下。我们还表明，对于某些特殊情况，我们的算法具有与文献中其他解决方案相似的总速率性能，同时提供显着更低的计算复杂性（与天线数量呈线性相关）和更短的训练开销。
2019-05-10 cs.IT eess.SP math.IT
Beamspace Channel Estimation for Wideband Millimeter-Wave MIMO: A Model-Driven Unsupervised Learning Approach
毫米波（mmWave）通信已经成为集成了广泛的数据需求应用的未来无线网络的有前途的技术之一。为了补偿毫米波信道衰减大的问题，同时避免硬件开销，提出了一种基于透镜的波束域大规模多输入多输出（MIMO）系统。然而，宽带毫米波系统中的波束偏斜效应使得信道估计非常具有挑战性，特别是当接收器配备有有限数量的射频（RF）链时。此外，在新环境中使用毫米波系统之前无法获得真实信道数据，这使得无法使用预先设置的真实数据来训练基于深度学习（DL）的信道估计器。为了解决这个问题，我们提出了一个模型驱动的无监督学习网络，命名为学习去噪的广义期望一致（LDGEC）信号恢复网络。通过利用Stein的无偏风险估计器损失，LDGEC网络可以仅用与导频符号相对应的有限测量来训练，而不是真实的信道数据。即使是为无监督学习设计的，LDGEC网络也可以通过逐去噪的方式用真实信道进行监督训练。数值结果表明，当接收机配备有少量RF链和低分辨率ADC时，基于LDGEC的信道估计器显著优于最先进的基于压缩感知的算法。
2021-05-12 cs.IT eess.SP math.IT
On the Spatial-Wideband Effects in Millimeter-Wave Cell-Free Massive MIMO
本文研究毫米波无蜂窝大规模MIMO中的空间宽带效应，提出最小循环前缀长度以缓解OFDM符号间干扰，并分析频率-相位域信道空间相关性对系统性能的影响。
2023-07-06 cs.IT cs.NI eess.SP
Two-Dimensional AoD and AoA Acquisition for Wideband mmWave Systems with Cross-Polarized MIMO
针对宽带毫米波多输入多输出系统，提出了一种基于交叉极化天线阵元的二维的【形】超分辨出射角和到达角估计方法。所提出的方法的关键成分是形成定制设计的波束对，并设计一个可逆的函数的AoD/AoA从相应的波束对进行估计。此外，一个新的多层参考信号结构的开发所提出的方法，以促进角度估计的宽带信道与交叉极化天线元件。针对闭环频分跟踪系统中反馈问题，提出了一种新的微分反馈控制策略，用于二维的【形】角度估计。数值结果表明，该方法在不同信噪比、信道条件和天线阵列配置下均能获得较好的方位角/仰角AoD和AoA估计性能。
2017-02-08 cs.IT math.IT
Design of Full-Duplex Millimeter-Wave Integrated Access and Backhaul Networks
未来蜂窝网络的关键技术之一是在毫米波（mmWave）频率下操作的支持全双工（FD）的集成接入和回程（IAB）网络。实现FD-IAB网络的主要挑战是减轻宽带毫米波频率中自干扰（SI）的影响。在本文中，我们首先介绍了3GPP IAB网络架构和宽带毫米波信道模型。通过在FD-IAB节点处利用基于子阵列的混合预编码方案，在发射机处使用迫零来减轻多用户干扰，而在接收机处通过最小均方误差基带组合器来消除成功部署天线和模拟消除之后的残余SI。针对不同类型移相器和信道不确定性的RF插入损耗（RFIL），评估了频谱效率（SE）。仿真结果表明，在RFIL的存在下，几乎双SE，这是接近从全连接混合预编码，可以实现相比，半双工系统时的不确定性是低强度。
2021-04-01 cs.ET 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
MIMO Channel Modeling and Capacity Analysis for 5G Millimeter-Wave Wireless Systems
本文提出了一种具有小尺度空间相关随机系数的多元发射机和接收机天线阵列冲激响应的3-D统计信道模型，该模型使用基于物理的时间簇-空间波瓣（TCSL）聚类方案推导出。基于28 GHz室外毫米波小尺度局域信道测量，对多径幅度的小尺度特性进行了建模。宽带信道容量通过考虑基于测量的Rician分布电压幅度以及每对发射器和接收器天线元件的多径幅度的空间自相关来评估。结果表明，莱斯信道可能会表现出相等或可能更大的容量相比，瑞利信道，这取决于天线的数量。
2016-01-28 cs.IT math.IT
Indoor Office Wideband Penetration Loss Measurements at 73 GHz
本文介绍了毫米波（mmWave）的穿透损耗测量和分析在73 GHz的宽带滑动相关器信道探测器在室内办公环境。使用仔细控制的测量装置测量许多常见室内建筑材料的渗透损失，例如玻璃门、玻璃窗、壁橱门、钢门和白板书写墙。使用窄波束发射器（TX）和接收器（RX）喇叭天线进行测量，这些天线与天线之间的测试材料对准。总体而言，对6种不同材料的21个不同位置进行了测量，使得在至少两个位置对相同类型的材料进行了测试，以表征具有相似组成的材料的渗透损失的影响。如图所示，对于共极化天线，通过普通材料的衰减范围在0.8 dB/cm和9.9 dB/cm之间，而对于大多数材料，交叉极化天线表现出类似的衰减，但对于其他材料，衰减高达23.4 dB/cm。这里提供的穿透损耗结果对于特定于站点的规划工具非常有用，这些工具将对室内毫米波网络进行建模，而无需进行昂贵的测量活动。
2017-05-30 cs.IT math.IT
Joint Estimation of Multipath Angles and Delays for Millimeter-Wave Cylindrical Arrays with Hybrid Front-ends
宽带毫米波（mmWave）大规模混合阵列由于波束倾斜和射频（RF）链比天线少得多，精确的信道参数估计是一个挑战。针对宽带毫米波全连接混合均匀圆柱阵，提出了一种新的时延和角度联合估计方法。我们首先设计了一种新的混合波束形成器，利用贝塞尔函数的收敛性在水平面上降低接收信号的维数，并通过预选减少垂直方向上的有效波束。基于子空间的角度和延迟估计所需的接收信号的重要递归关系被保留，即使RF链比天线少得多。然后，线性插值广义重构的混合波束形成器的接收信号，使信号可以在整个频带上相干合并，以抑制波束斜视。因此，有效的基于子空间的算法可以被开发来估计多径分量的角度和延迟。在存在不可忽略的噪声的情况下，通过提出扰动操作，估计的延迟和角度进一步匹配并正确地与不同的路径相关联。仿真结果表明，该方法能够以比现有方法低得多的计算复杂性逼近估计的Cramér-Rao下界.
2021-02-22 cs.IT eess.SP 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
A Generalized Framework on Beamformer Design and CSI Acquisition for Single-Carrier Massive MIMO Systems in Millimeter Wave Channels
针对时分双工（TDD）模式下采用单载波（SC）调制的频率选择性大规模多输入多输出（MIMO）系统，利用毫米波（mm）频段的联合角度-延迟域信道稀疏性，建立了降维信道状态信息（CSI）估计和预波束形成器设计的一般框架。首先，基于一种通用子空间投影方法，考虑了联合角度-时延功率分布和用户分组，推导了空间相关宽带MIMO信道下的降秩最小均方误差（RR-MMSE）瞬时CSI估计器。其次，统计预波束形成器的设计被认为是频率选择性SC大规模MIMO信道。我们研究的降维问题和子空间（波束空间）的建设，RR-MMSE估计可以实现尽可能准确。最后，通过在适当的降维波束空间中进行最小二乘（LS）估计，得到了一种时空域相关器型降秩信道估计器，作为RR-MMSE估计的近似。据观察，所提出的技术显示出显着的鲁棒性的导频干扰（或污染）的导频开销的显着减少。
2016-07-05 cs.IT math.IT
28 GHz Millimeter-Wave Ultrawideband Small-Scale Fading Models in Wireless Channels
本文介绍了小尺度衰落测量28 GHz室外毫米波超宽带信道使用定向喇叭天线在发射机和接收机。功率延迟分布是在一个典型的基地到移动场景中，在两个正交的接收器方向上的线性轨道上的局部区域（33个波长）上以半波长空间增量测量的，其中发射器和接收器天线波束指向方向固定。电压路径幅度被示出为遵循Rician分布，其中K因子在垂直到垂直共极化天线场景的视线（LOS）和非视线（NLOS）中分别在9 - 15 dB和5 - 8 dB的范围内，并且在LOS和NLOS垂直到水平交叉极化天线场景中均在3 - 7 dB的范围内。单个多径分量的平均空间自相关函数揭示了在LOS和NLOS共极化V-V天线场景中，信号幅度在2个和5个波长之后达到0的相关性。所提供的模型是有用的重建路径增益统计的毫米波宽带信道冲激响应在局部区域，多元素天线仿真和信道估计算法的研究。
2016-02-22 cs.IT math.IT
Propagation Measurement System and Approach at 140 GHz-Moving to 6G and Above 100 GHz
随着毫米波频率对于移动通信是可行的这一相对较新的认识，已经对从0.5到100 GHz的频率进行了广泛的测量和研究，并且几个全球无线标准机构已经提出了用于低于100 GHz的频率的信道模型。目前，对100 GHz以上的无线电信道知之甚少，其中有更宽的未使用带宽时隙可用。本文总结了100 GHz以上的无线通信研究和活动，概述了以前公布的传播测量结果在D波段（110-170 GHz），提供了一个140 GHz的宽带信道探测器系统的设计，并提出了室内宽带传播测量和穿透测量的常见材料在140 GHz以前没有调查。
2018-08-23 cs.IT math.IT
Millimeter-Wave Human Blockage at 73 GHz with a Simple Double Knife-Edge Diffraction Model and Extension for Directional Antennas
本文介绍了73 GHz的人阻塞测量的点对点链路与5米的发射机-接收机的间隔距离在室内环境中，与人走的速度约为1米/秒的垂直方向的发射机和接收机之间的线，在它们之间的各种距离。该实验测量了在毫米波无线电通信的发射器和接收器处使用定向天线时移动人体的阴影效应。测量是使用每秒500兆芯片的宽带相关器信道探测器进行的，具有1 GHz的第一零到零RF带宽。结果表明，高遮蔽衰减不仅是由于人类的阻挡，而且是由于所使用的天线的静态定向性质，导致需要相控阵天线切换波束方向的障碍物和阻塞毫米波的存在。基于双刀边衍射（DKED）模型，提出了一种简单的人体遮挡模型，该模型将人体近似为垂直高度为无限大的矩形屏幕，与METIS项目给出的人体遮挡模型相似。
2016-09-14 cs.IT math.IT
Switched-Feed Pinching-Antenna Systems for Wideband Terahertz Communications
German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI)（德国人工智能研究中心）；University of Kaiserslautern (RPTU)（凯泽斯劳滕大学）
研究太赫兹频段通信，开发统一传播模型，提出开关馈电收缩天线系统（SF-PASS）架构，该架构在频谱效率上大幅优于单馈PASS，硬件成本低，为宽带太赫兹通信提供新方案。
2026-07-15 cs.IT eess.SP math.IT
DoA-LF: A Location Fingerprint Positioning Algorithm with Millimeter-Wave
位置指纹在室内定位中得到了广泛的应用。然而，现有的研究主要集中在6 GHz以下的WiFi、蓝牙、超宽带（UWB）等的指纹，毫米波（mmWave）的LF很少涉及。由于毫米波具有波束窄、信号衰减快、带宽宽等特点，可以减小定位误差。本文提出了一种基于毫米波的LF定位方法，称为DoA-LF。指纹数据库除了包含接入点的接收信号强度指示符（RSSI）外，还包含接入点的到达方向（DoA）信息，该信息是通过DoA估计获得的。利用Cramer-Rao下界（CRLB）分析了AP数目、参考点间隔、毫米波信道模型和DoA估计算法误差对定位误差的影响。最后通过仿真验证了所提出的毫米波DoA-LF算法的有效性。仿真结果表明，毫米波信号具有较大的路径损耗指数和较小的阴影衰落方差，与低频信号相比，毫米波信号能够减小定位误差。此外，准确的DoA估计可以减少定位误差。
2021-02-26 cs.IT math.IT
Effect of Wideband Beam Squint on Codebook Design in Phased-Array Wireless Systems
使用相控阵的模拟波束成形是用于毫米波频率的5G无线通信的有前途的技术。使用由多个模拟波束组成的离散码本，每个波束聚焦于一定范围的到达角或离开角，并且由于实际硬件考虑而对应于跨频率的一组固定相移。然而，对于足够大的带宽，相控阵列提供的增益实际上是频率相关的，这是一种称为波束偏斜的效应，并且即使天线元件的辐射图案是频率无关的，也会发生这种效应。本文研究了均匀线阵波束偏斜的性质，分析了其对码本设计的影响，并将其作为天线数量和由载波频率归一化的系统带宽的函数。码本设计的标准是保证对于宽带系统中的角度范围和所有频率的每个波束的最小增益超过目标阈值，例如比阵列的最大增益低3dB。分析和数值例子表明，需要更密集的码本来补偿波束偏斜。例如，与忽略波束偏斜的码本设计相比，需要多54%的波束，用于具有在73 GHz的载波频率和2.5 GHz的带宽下操作的32个天线的MIMO。此外，如果另一个是固定的，则具有该设计准则的波束偏斜限制了阵列的带宽或天线数量。
2016-09-22 cs.IT math.IT
Message passing-based joint CFO and channel estimation in millimeter wave systems with one-bit ADCs
当使用大型天线阵列时，毫米波（mmWave）下的信道估计具有挑战性。先前的工作已经通过基于压缩感测的算法来利用毫米波信道的稀疏性质进行信道估计。然而，这些算法中的大多数假设完美同步，并且容易受到由于载波频率偏移（CFO）和相位噪声而产生的相位误差的影响。最近，稀疏感知，非相干波束形成算法，是强大的相位误差被提出用于窄带相控阵系统与全分辨率模数转换器（ADC）。然而，这种基于能量的算法对于接收机处的重量化不鲁棒。在本文中，我们开发了一种联合CFO和宽带信道估计算法，可扩展到不同的毫米波架构。我们的方法利用毫米波MIMO信道的角度延迟域中的稀疏性，除了相位误差矢量的可压缩性。我们制定的联合估计作为一个稀疏的双线性优化问题，然后使用消息传递恢复。我们还给出了一个有效的实现广义双线性消息传递算法的联合估计毫米波系统与一位ADC。仿真结果表明，即使在存在相位噪声的情况下，我们的方法也能够压缩地恢复CFO和信道。
2018-06-17 cs.IT math.IT
Millimeter Wave Beam-Selection Using Out-of-Band Spatial Information
毫米波（mmWave）通信是用于高数据速率应用（如车对万物通信和下一代蜂窝通信）的一种可行的解决方案。然而，可以通过信道估计或波束选择来配置毫米波链路是显著开销的来源。在本文中，我们建议使用在6 GHz以下提取的空间信息来帮助建立毫米波链路。首先，我们回顾了频率相关信道行为的先前工作，并概述了一种生成多频带频率相关信道的仿真策略。第二，假设：（i）窄带信道和低于6 GHz的全数字架构;以及（ii）宽带频率选择性信道，OFDM信令和毫米波模拟架构，我们概述了将低于6 GHz的空间信息纳入毫米波压缩波束选择的策略。我们制定压缩波束选择作为一个加权稀疏信号恢复问题，并从子6 GHz信道的加权信息。此外，我们概述了一个结构化的预编码器/组合器的设计，以定制的训练带外信息。我们还扩展了所提出的带外辅助压缩波束选择方法，以利用来自所有活动OFDM子载波的信息。对可达速率的仿真结果表明，带外辅助波束选择可以将仅带内波束选择的训练开销减少4倍。
2017-02-27 cs.IT math.IT
Millimeter Wave Small-Scale Spatial Statistics in an Urban Microcell Scenario
本文介绍了室外宽带小尺度空间衰落和自相关测量和结果在73 GHz毫米波（毫米波）波段在纽约布鲁克林市中心进行。研究了定向和全向接收天线。两对发射机（TX）和RX位置进行了测试，一个视线（LOS）和一个非视线（NLOS）的环境，其中一个线性轨道是在每个RX移动天线在半波长增量。测量数据表明，在LOS和NLOS条件下，在大多数情况下，接收信号电压幅度的小尺度空间衰落对于全向和定向RX天线方向图都是一般的莱斯分布，除了在NLOS环境中对于全向RX天线方向图的对数正态分布。正弦指数和典型的指数函数被发现在LOS和NLOS环境中，在大多数情况下，分别模型的接收信号电压幅度的小尺度空间自相关。此外，对于不同的RX轨道取向观察到不同的去相关距离，即，用于相对于TX的不同运动方向。本文的结果对于表征第五代（5G）毫米波频率的多输入多输出（MIMO）系统中的小尺度空间衰落和自相关特性是有价值的。
2017-03-31 cs.IT math.IT
Multi-User Delay Alignment Modulation for Millimeter Wave Massive MIMO
延迟对齐调制（DAM）是一种新型的宽带通信技术，它利用毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统的高空间分辨率和多径稀疏性来抑制符号间干扰（ISI），而不依赖于信道均衡或多载波传输等传统技术。在本文中，我们扩展DAM技术的多用户毫米波大规模MIMO通信系统。我们首先提供渐近分析表明，当基站（BS）天线的数量远大于信道路径的总数，DAM是能够消除ISI和用户间干扰（IUI）与简单的延迟预补偿和每路径为基础的最大比传输（MRT）波束成形。然后，我们研究了一般的多用户DAM设计，考虑在每路径的基础上，即MRT，迫零（ZF）和正则化迫零（RZF）的三个经典的发射波束成形策略。仿真结果表明，多用户DAM可以显着优于基准单载波ISI缓解技术，只使用每个用户的最强信道路径。
2022-11-14 cs.IT eess.SP math.IT
Small-Scale, Local Area, and Transitional Millimeter Wave Propagation for 5G Communications
本文研究了影响5G移动通信系统的MIMO、空中接口设计、波束控制和MIMO的无线电传播机制。刀口衍射（KED）和爬波线性模型，以预测周围的典型建筑物的衍射损耗从10到26 GHz，和人的阻塞测量在73 GHz的显示，以适应一个双刀口衍射（DKED）模型，其中包括天线增益。毫米波接收信号电压幅度的小尺度空间衰落在大多数情况下对于全向和定向接收天线方向图在视线（LOS）和非视线（NLOS）条件下通常都是莱斯分布的，尽管对数正态分布更适合于NLOS环境中全向接收天线方向图的测量数据。接收到的电压幅度的小尺度空间自相关性示出，以适应正弦指数和指数函数的LOS和NLOS环境，分别与小的去相关距离为0.27厘米至13.6厘米（小于手机的大小），有利于空间复用。使用集群和路由场景的局部区域测量显示了当移动台移动并从LOS位置过渡到NLOS位置时接收信号如何变化，集群内具有合理的稳定信号电平。宽带毫米波功率水平从0.4 dB/ms衰减到40 dB/s，取决于行驶速度和环境。
2017-08-15 cs.IT math.IT
Low-Rank Tensor Decomposition-Aided Channel Estimation for Millimeter Wave MIMO-OFDM Systems
我们考虑毫米波MIMO-OFDM系统的下行链路信道估计问题，其中基站和移动台都采用大天线阵列进行定向预编码/波束成形。采用混合模拟和数字波束形成结构，以提供硬件复杂性和系统性能之间的折衷。与现有的窄带信道估计方法不同，本文考虑了宽带毫米波信道的频率选择性估计，该方法更适合毫米波MIMO-OFDM系统。通过利用毫米波信道的稀疏散射特性，我们提出了一种基于CANDECOMP/PARAFAC（CP）分解的信道参数估计方法（包括到达/离开角度，时间延迟和衰落系数）。在我们提出的方法中，在BS接收到的信号表示为三阶张量。我们表明，张量具有低秩CP分解的形式，信道参数可以从相关的因子矩阵估计。我们的分析表明，CP分解的唯一性可以保证，即使当张量的大小是小的。因此，所提出的方法有可能实现大幅减少训练开销。我们还开发了Cramer-Rao界（CRB）的信道参数的结果，并比较我们提出的方法与基于压缩感知的方法。仿真结果表明，该方法的均方误差与相应的CRB非常接近，在估计精度和计算复杂性方面均优于基于压缩感知的方法.
2016-11-01 cs.IT math.IT
A Millimeter-Wave Channel Simulator NYUSIM with Spatial Consistency and Human Blockage
精确的信道建模和仿真是毫米波宽带通信系统中不可或缺的，该系统采用电可调窄波束天线阵。在第三代合作伙伴计划第14版中提出了三个重要的信道建模组件，即空间一致性、人为阻塞和室外到室内穿透损耗，用于毫米波通信系统设计。本文介绍了NYUSIM 2.0，一个改进的信道模拟器，可以模拟空间一致的信道实现的基础上，现有的下降为基础的信道模拟器NYUSIM 1.6.1。提出了一种基于几何的方法，使用多个反射表面来产生空间相关和时变的信道系数。使用73 GHz的行人测量结果的人阻塞，四状态马尔可夫模型已实施在NYUSIM模拟动态人阻塞阴影损失。为了对由于穿透到建筑物中而产生的额外路径损耗进行建模，5G信道建模特别兴趣组采用了室外到室内穿透损耗的抛物线模型，并在NYUSIM 2.0中实现。本文演示了这些新的建模功能如何使用NYUSIM 2.0以Monte Carlo方式实现时再现真实数据，使其成为第五代及以后毫米波通信系统设计和评估的有价值的基于测量的信道模拟器。
2019-08-26 cs.IT eess.SP math.IT
Base Station Diversity Propagation Measurements at 73 GHz Millimeter-Wave for 5G Coordinated Multipoint (CoMP) Analysis
本文介绍了宽带（1 GHz）基站分集和协调多点（CoMP）风格的大规模测量在73 GHz的城市微小区开放广场的情况下，在纽约布鲁克林市中心的纽约大学校园。测量由行人水平（1.4米）处的十个随机接收器位置和灯柱水平（4.0米）处的十个随机发射器位置组成，其提供36个单独的发射器-接收器（TX-RX）组合。对于36个无线电链路中的每一个，进行了广泛的定向测量，以深入了解毫米波（mmWave）频段的小小区基站分集。在发射机（TX）和接收机（RX）分别使用具有7度和15度半功率波束宽度（HPBW）的高增益可操纵喇叭天线。对于每个TX-RX组合，TX天线在120度扇区上扫描，RX天线在最强RX仰角平面和最强仰角两侧的两个其他仰角平面上的整个方位平面上扫描，由15度HPBW分开。推导了定向和全向路径损耗模型，并与文献结果吻合良好。从服务于单个RX位置的一到五个基站的测量导出的信号接收概率示出了在所有潜在的波束成形RX天线指向角上的显著覆盖改善。用于定向天线的最近邻和Best-N全向路径损耗和小区中断概率的CDF为将利用宏分集和CoMP的未来毫米波小小区的覆盖和干扰提供了见解。
2017-10-10 cs.IT math.IT
JCR70: A Low-Complexity Millimeter-Wave Proof-of-Concept Platform for A Fully-Digital MIMO Joint Communication-Radar
在毫米波（mmWave）波段具有多输入多输出（MIMO）架构的全数字宽带联合通信雷达（JCR）将实现高的联合通信和雷达性能，同时增强设计灵活性。具有少量位模数转换器（ADC）的量化接收器将为未来便携式设备和自动驾驶汽车提供实用的JCR解决方案，降低功耗。在本文中，我们提出了一个联合通信雷达的概念验证平台，名为JCR 70，这些JCR系统使用真实的信道测量在71-76 GHz频段的性能进行评估和演示。我们开发这个平台，通过扩展毫米波通信设置与一个额外的全双工雷达接收器，并通过捕获MIMO JCR信道使用移动天线在滑轨上。为了表征我们开发的测试JCR性能，我们进行了几次室内和室外实验，并对测量数据应用传统和先进的处理算法。此外，我们还将JCR 70平台的性能与INRAS Radarbook进行了比较，后者是最先进的77 GHz汽车雷达评估平台。结果表明，对于高达5 dB的信噪比，具有2-4位ADC的量化接收器的性能通常非常接近高分辨率ADC。我们的JCR 70平台具有73 GHz和2 GHz带宽的全数字JCR波形，由于更高的带宽和更大的合成天线孔径，因此比Radarbook具有更高的分辨率能力。
2020-06-23 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Driven Learning for Channel Estimation in Intelligent Reflecting Surface Aided Millimeter Wave Communications
本文针对IRS辅助毫米波MISO系统上行宽带信道估计问题，提出结合模型驱动与数据驱动的混合驱动学习架构，在无源及混合有源/无源IRS系统中均显著优于现有深度学习方案，并降低约60%导频开销。
2023-05-30 cs.IT eess.SP math.IT
Millimeter-wave Evolution for 5G Cellular Networks
由于移动流量的爆炸式增长，5G（第五代）蜂窝网络需要在10年内将系统速率提高到当前系统的1000倍。受这个常见问题的启发，有几项研究将毫米波接入集成到当前的蜂窝网络中作为多频带异构网络，以利用毫米波频带的超宽带方面。本文作者提出了具有毫米波接入的蜂窝网络的综合体系结构，其中毫米波小小区基站和常规宏基站连接到集中式RAN（C-RAN），以通过实现功率高效无缝切换以及集中式资源控制来有效地操作系统，所述集中式资源控制包括动态小区结构化以匹配毫米波的有限覆盖。经由用户平面/控制平面分离的具有高业务量用户位置的波接入。在本文中，为了证明所提出的具有毫米波接入的5G蜂窝网络的有效性，通过引入预期的未来流量模型、基于测量的毫米波传播模型以及利用C-RAN架构的集中式小区关联算法来进行系统级仿真。数值结果表明，所提出的网络的有效性，实现1000倍的系统速率比目前的网络在10年内，这是没有实现的小小区使用通常认为的3.5 GHz频带。此外，本文还介绍了毫米波器件的最新发展状况和法规，以说明毫米波在5G系统中使用的可行性。
2014-12-16 cs.IT cs.NI math.IT
Model-Driven Deep Learning Based Channel Estimation and Feedback for Millimeter-Wave Massive Hybrid MIMO Systems
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Tsinghua University（清华大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；CentraleSupélec（中央理工-高等电力学院）
针对宽带毫米波（mmWave）大规模混合多输入多输出（MIMO）系统，提出了一种基于模型驱动深度学习（MDDL）的信道估计和反馈方案，利用角度延迟域信道的稀疏性降低系统开销。首先，我们考虑时分双工系统的上行信道估计。为了减少上行链路导频开销估计高维信道从有限数量的射频（RF）链在基站（BS），我们建议联合训练的相移网络和信道估计器作为一个自动编码器。特别地，通过利用信道的结构化稀疏性从先验模型和学习的综合可训练参数的数据样本，所提出的多测量向量学习近似消息传递（MMV-LAMP）网络与设计的冗余字典可以联合恢复多个子载波的信道，具有显着增强的性能。此外，我们考虑了频分复用系统的下行信道估计和反馈。类似地，BS处的导频和用户处的信道估计器可以分别被联合训练为编码器和解码器。此外，为了进一步减少信道反馈开销，仅将部分子载波上的接收导频反馈给BS，这可以利用MMV-LAMP网络来重构空频信道矩阵。数值结果表明，所提出的基于MDDL的信道估计和反馈方案优于国家的最先进的方法。
2021-05-06 cs.AI cs.IT cs.LG
RIS-assisted Scheduling for High-Speed Railway Secure Communications
随着高速铁路系统和铁路无线通信的快速发展，超宽带毫米波频段的应用是必然趋势。然而，毫米波信道具有大的传播损耗并且容易被阻塞。此外，存在诸如基站（BS）和训练之间的窃听的许多问题。可重构智能表面（RIS）是一种新兴技术，它通过控制入射电磁波在期望方向上的传播来实现被动波束形成的效果，本文提出了一种RIS辅助的调度方案，该方案在基站和多个移动中继（MR）之间部署RIS，用于调度中断的传输，提高服务质量（QoS）。通过联合优化波束形成矢量和RIS的离散相移，可以实现直接链路信号和间接链路信号之间的相长干扰，保证窃听者的信道容量在可控范围内。最后，在实际应用中实现了最大化成功调度的任务数并满足其QoS要求的目的。大量的仿真结果表明，该方案具有优越的性能，完成的任务数和系统的保密能力超过文献中的四个基线方案。
2022-11-28 cs.IT cs.NI math.IT
Measurement-Driven Learning-Based Beam Selection for Hybrid Beamforming at 26.5 GHz
University of Piraeus（比雷埃夫斯大学）；University of the Aegean（爱琴海大学）
针对室内毫米波混合波束成形系统，利用26.5 GHz实测数据，将波束选择建模为监督学习问题，通过几何驱动DNN和仅导频方法实现高精度波束预测，显著降低搜索开销。
2026-06-29 cs.IT math.IT
