Optimal Design of Energy-Efficient Millimeter Wave Hybrid Transceivers for Wireless Backhaul
这项工作分析了毫米波单小区网络，它包括一个宏基站（BS）和覆盖层的小小区BS使用无线回程的数据流量。我们寻找在BS和小小区BS的天线的最佳数量，最大限度地提高系统的能量效率（EE）时，采用混合收发器架构。封闭形式的表达式的EE-天线的数量的最佳值的推导，提供了宝贵的见解优化变量和硬件特性之间的相互作用。数值和分析结果表明，最大的EE是实现了一个“接近”的全数字系统，其中的BS天线的数量近似等于服务的小小区的数量。
2017-03-28 cs.IT math.IT
A Power Efficiency Metric for Comparing Energy Consumption in Future Wireless Networks in the Millimeter Wave and Terahertz bands
未来的无线蜂窝网络将利用毫米波和亚太赫兹频率，并部署小小区基站，以实现每个用户每秒数百兆比特的数据率。向亚太赫兹频率的转变将需要注意可持续性和尽可能减少功率，以减少碳足迹，同时为大量资源受限的设备保持足够的电池寿命。本文采用一种新的度量标准--功率浪费因子（$ W $），对未来无线网络的功耗进行了分析，为未来无线网络的绿色技术--“绿色G”的研究和开发提供了依据。使用$ W $，可以通过量化级联信号路径上所有器件浪费的功率来考虑功率效率。然后，我们表明，消费效率因子（$CEF$），定义为达到的最大数据率的总功耗的比率，是一种新的和强大的衡量功率效率，显示更少的能量每比特的细胞大小缩小和载波频率和信道带宽增加。我们的研究结果提供了一个标准的方法来计算和比较功耗和能源效率。
2023-01-14 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
Massive MIMO and Millimeter Wave for 5G Wireless HetNet: Potentials and Challenges
全球范围内一直在积极研究开发下一代5G无线网络。预计5G网络将支持大量的移动数据流量和大量的无线连接，在通信延迟、可靠性和安全性方面实现更好的成本和能量效率以及服务质量（QoS）。为此，5G无线网络应该利用不同网络维度中的潜在增益，包括超密集和异构的小区部署和大规模天线阵列（即，大规模多输入多输出（MIMO）技术）和利用更高的频率，特别是毫米波（mmWave）频率。本文讨论了融合大规模MIMO和毫米波技术的5G异构无线网络（HetNet）的潜力和挑战。我们将首先提供5G无线网络的典型要求。然后，详细讨论了大规模MIMO和毫米波在未来5G HetNet工程中的意义。讨论了与这种5G HetNet设计相关的潜在挑战。最后，我们提供了一些案例研究，说明所考虑的技术的潜在好处。
2015-10-21 cs.IT cs.NI math.IT
An Overview of Signal Processing Techniques for Millimeter Wave MIMO Systems
毫米波（mmWave）频率下的通信正在定义无线通信的新时代。毫米波频带提供了比目前在商业无线系统中使用的带宽更高的带宽通信信道。毫米波的应用是巨大的：无线局域网和个人区域网络在未经许可的频段，5G蜂窝系统，更不用说车辆区域网络，ad hoc网络和可穿戴设备。信号处理对于实现下一代毫米波通信至关重要。由于在发射机和接收机处使用大型天线阵列，结合射频和混合信号功率约束，需要新的多输入多输出（MIMO）通信信号处理技术。由于宽带宽，低复杂度的收发器算法变得重要。有机会利用压缩感知等技术进行信道估计和波束成形。本文概述了毫米波无线系统中的信号处理挑战，重点介绍了在更高载波频率下使用MIMO通信所面临的挑战。
2015-12-09 cs.IT math.IT
Stochastic Geometry Modeling and Analysis of Finite Millimeter Wave Wireless Networks
本文提出了一种基于随机几何的有限毫米波（mmWave）无线网络的建模和分析方法，其中随机数的发射机和接收机随机位于有限区域内。我们考虑一种选择策略，以服务于一个参考接收机的发射机提供最大的平均接收功率之间的所有发射机。考虑到毫米波通信的独特功能，如定向发射和接收波束成形，并根据阻塞过程具有不同的信道的视线（LOS）和非视线（NLOS）链路，我们研究的覆盖概率和遍历率的参考接收机，可以位于网络区域内的任何地方。作为分析的关键步骤，从参考接收机到其服务LOS或NLOS发射机的距离分布和LOS和NLOS关联概率被导出。我们还推导了来自LOS和NLOS发射机的干扰的拉普拉斯变换。最后，我们提出的覆盖概率，可以评估比准确的结果更容易的上限和下限，并调查不同的参数，包括接收机的位置，波束宽度，和阻塞过程指数对系统性能的影响。
2018-07-27 cs.IT math.IT
On the Relay-Fallback Tradeoff in Millimeter Wave Wireless System
毫米波（mmWave）通信系统是未来无线网络中支持极高数据率服务的有希望的候选者。毫米波通信表现出高穿透损耗（阻塞），并且需要定向传输来补偿严重的信道衰减和高噪声功率。当发生阻塞时，至少有两个简单的突出选项：1）切换到传统的微波频率（回退选项）和2）使用替代的非阻塞路径（中继选项）。然而，目前尚不清楚在哪些条件和网络参数下，一种选择比另一种更好。为了研究这两个选项的性能，本文提出了一种新的阻塞模型，允许推导出最大可实现的吞吐量和延迟性能的两个选项。提供了一个简单的标准来决定在何种网络条件下应采取何种方案。通过全面的性能分析，它表明，正确的选择取决于负载大小，波束训练开销，和阻塞概率。对于流量较小且直接链路阻塞概率较低的网络，回退选项是吞吐量和延迟最优的。对于具有高流量需求和半静态拓扑（低波束训练开销）的网络，中继选项是优选的。
2016-02-03 cs.IT math.IT
Millimeter Wave Power Transfer and Information Transmission
与现有的低频无线功率传输相比，毫米波功率传输利用了高维多天线和窄波束传输的优势。在本文中，我们介绍了毫米波蜂窝网络的无线功率传输。在这里，我们考虑在上行链路信息传输之前由毫米波基站充电的具有大能量存储的用户，并分析平均收获能量和平均可实现速率。数值结果证实了我们的分析，并表明，服务基站在无线功率传输中起着主导作用，来自干扰基站的干扰功率的贡献是可以忽略不计的，即使当干扰基站密集。通过检查上行链路中的平均可实现速率，当增加基站密度时，观察到从噪声受限状态到干扰受限状态的转变。
2015-12-18 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
Millimeter-wave and Terahertz Spectrum for 6G Wireless
随着5G的标准化，商用毫米波（mmWave）通信已经成为现实，尽管人们对这些频率的不利传播特性存在种种担忧。尽管5G系统仍在推出，但有人认为，它们的每秒千兆比特速率可能无法支持许多新兴应用，如3D游戏和延展实境。此类应用将需要数百千兆比特每秒至数太比特每秒数据率，同时具有低延迟和高可靠性，这有望成为下一代6G通信系统的设计目标。鉴于太赫兹（THz）通信系统在短距离内提供此类数据率的潜力，它们被广泛认为是无线通信研究的下一个前沿。本章的主要目标是为读者提供有关毫米波和太赫兹频段的足够背景知识，以便他们能够理解在当前无线环境中使用这些频段进行商业通信的必要性，并推理在这些频段上运行的通信系统的关键设计考虑因素。为了实现这一目标，本章提供了一个统一的处理这些频段，特别强调其传播特性，信道模型，设计和实施的考虑，以及潜在的应用6G无线。还简要介绍了目前与将这些波段用于商业通信应用有关的标准化活动。
2021-02-20 cs.IT math.IT
Millimeter Wave Beamforming for Wireless Backhaul and Access in Small Cell Networks
最近，人们对新的分层网络蜂窝架构产生了相当大的兴趣，这种架构可能会使用比现在更多的小区站点。两个主要挑战将是i）向所有这些小区提供回程，以及ii）找到有效的技术来利用更高的频带用于移动接入和回程。本文提出了使用室外毫米波通信用于小区之间的回程网络和小区内的移动接入。为了克服毫米波在室外传播时的不利影响，本文研究了大型阵列的波束形成问题。然而，这样的系统将需要窄波束，增加对由杆摇摆和其他环境问题引起的移动的敏感性。为了克服这一点，我们提出了一种有效的波束对准技术，使用自适应子空间采样和分层波束码本。通过风振分析建立了光束相干时间的概念。这突出了以前未探索的阵列大小和风引起的运动之间的权衡。通常，不可能使用较大的阵列而不冒由风引起的波束失准造成的相应性能损失的风险。分析了该算法的性能，并与其他搜索和对准方法进行了比较。结果表明，显着的性能改善，减少搜索时间。
2013-06-27 cs.IT math.IT
Exploiting Directionality for Millimeter-Wave Wireless System Improvement
本文介绍了方向性和全向RMS延迟扩展统计数据，从28 GHz和73 GHz的超宽带传播测量在纽约市进行，使用每秒400兆芯片的宽带滑动相关器信道探测器和高定向可操纵喇叭天线。28 GHz的测量没有系统地寻求最佳天线指向角，导致33%的中断39 T-R间隔距离在200米以内。73 GHz的测量系统地发现了最佳的天线指向角，并导致14.3%的中断35 T-R间隔距离在200米以内，所有的移动高度接收器。指向天线产生最强的接收功率显着降低RMS延迟扩展的视线（LOS）的环境。定义了一个新的术语，距离扩展指数（DEE），并用于在数学上描述通过组合来自给定位置处具有最强接收功率的角度的波束而导致的覆盖距离的增加。这些结果表明，在毫米波通信系统中采用方向性将减少符号间干扰，提高小区边缘的链路裕度，并提高整体系统性能。
2015-03-18 cs.IT math.IT
How Much Spectrum is Too Much in Millimeter Wave Wireless Access
通过使用毫米波（mmWave，30 - 300 GHz）频带中的大量可用频谱，可以实现无线接入速率的大幅提高。然而，由于这些频率中固有的更高的传播损耗，当考虑到用于估计信道的惩罚时，在超过100米的范围处或在非视线（NLOS）设置中使用更宽的带宽进行传输可能是无效的或甚至适得其反。在这项工作中，我们量化毫米波传输在一些典型的部署方案，使用基于导频的信道估计，并假设在接收机的最小均方误差（MMSE）信道估计的最大有益带宽。我们发现对于一个身份证。具有相干时间$T_c$和相干带宽$B_c$的块衰落模型，对于配备有单个天线的发射机和接收机，最佳（速率最大化）信噪比是仅取决于乘积$B_cT_c$的常数，该乘积测量信道相干性并且等于每个独立信道系数的正交符号的平均数目。也就是说，对于固定的信道相干性，最佳带宽与接收信号功率成线性比例。在具有发射和接收侧波束成形的一些典型部署场景下，1GHz带宽可能太多。
2017-04-13 cs.IT math.IT
WiThRay: A Versatile Ray-Tracing Simulator for Smart Wireless Environments
本文提出开源三维射线追踪仿真器WiThRay，采用低复杂度BE算法、散射校准并支持RIS，可在无信道假设的逼真传播环境中评估通信与信号处理技术。
2023-04-22 cs.IT eess.SP math.IT
Low RF-Complexity Technologies to Enable Millimeter-Wave MIMO with Large Antenna Array for 5G Wireless Communications
针对大规模天线毫米波MIMO射频链路过多导致成本与功耗过高的问题，本文综述低射频复杂度技术，重点分析PAHP与LAHP的原理、挑战、性能及实际部署方向。
2017-10-01 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
Joint Millimeter-Wave Fronthaul and OFDMA Resource Allocation in Ultra-Dense CRAN
超密集（UD）无线网络和云无线电接入网络（CRAN）是新兴的第五代（5G）无线通信系统的两种有前途的网络架构。通过联合使用它们，本文提出了一种新的吸引人的网络解决方案，称为UD-CRAN。在UD-CRAN中，毫米波（mmWave）无线前传优选用于中央处理器与分布式远程无线电头端（RRH）之间的信息交换，这是由于与固定光链路相比，毫米波（mmWave）无线前传在部署中具有更低的成本和更高的灵活性。这激发了我们在本文中对毫米波前传使能的、基于正交频分多址（OFDMA）的UD-CRAN中的下行链路传输的研究。特别地，前传经由时分多址（TDMA）在RRH之间共享，而RRH使用OFDMA在正交频率子信道上联合地向用户发送。研究了基于时分多址的毫米波前传和基于正交频分多址的无线传输中的联合资源分配问题，以最大化所有用户的加权和速率。虽然问题是非凸的，我们提出了一个拉格朗日对偶的解决方案，可以有效地计算具有良好的精度。为了进一步降低复杂性，我们还提出了一个基于贪婪搜索的启发式算法，在实际设置下达到了接近最优的性能。最后，我们通过仿真表明，与其他基准方案相比，所提出的联合资源分配方法具有显着的吞吐量增益。
2017-02-08 cs.IT math.IT
Environment-Aware Deployment of Wireless Drones Base Stations with Google Earth Simulator
在本文中，基于软件的模拟器部署基站装备无人机（UAV）在蜂窝网络中提出。为此，谷歌地球引擎平台及其包含的图像处理功能被用于收集地理空间数据，并识别可能中断无人机与地面用户之间的视线通信的障碍物。考虑到这样的地理信息，三个环境感知的最佳无人机部署方案进行了研究，使用开发的模拟器。在第一种情况下，优化无人机的位置，使得无人机覆盖的地面用户的数量最大化。在第二种情况下，确定为所有地面用户提供全覆盖所需的UAV的最小数量。最后，考虑到地面用户的负载要求，总飞行时间（即，能量），无人机需要完全服务于地面用户被最小化。使用弗吉尼亚理工大学校园的真实区域的模拟结果表明，与不利用地理信息的经典部署方法相比，所提出的具有Google Earth输入的环境感知无人机部署框架在覆盖范围和能耗方面显着提高了网络性能。特别是，结果表明，所提出的方法产生的覆盖范围增强了2倍，和65%的能源效率的改善。结果还表明，存在最佳数量的无人机，从而实现最大的无线覆盖性能。
2018-05-26 cs.IT math.IT
Triple-Band Scheduling with Millimeter Wave and Terahertz Bands for Wireless Backhaul
随着移动业务需求的爆炸式增长，密集部署的宏小区下的小小区对于5G及更高级别的无线网络具有巨大的潜力。在本文中，我们考虑的问题，支持不同的QoS要求的业务流，利用三个高频段，即，28GHz频带、E频带和太赫兹（THz）频带。三个频带的合作有助于最大化满足QoS要求的流的数量。为了解决制定的非线性整数规划问题，我们提出了一个三带调度方案，可以选择最佳的调度频带之间的三个不同的频带为每个流。所提出的方案还有效地利用资源调度流传输的时隙。大量的模拟表明，该计划的优越性能超过三个基线计划的完成流的数量和系统吞吐量。
2022-05-28 cs.IT cs.NI 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
Single-Carrier Modulation versus OFDM for Millimeter-Wave Wireless MIMO
本文介绍了在典型的5G场景中，在毫米波频率（mmWave）下工作的无线多输入多输出（MIMO）链路的可实现频谱效率和能量效率的结果。考虑两种不同的单载波调制解调器方案，即，在接收端采用线性均衡的传统调制方案，以及在接收端采用循环前缀、频域均衡和基于FFT处理的单载波调制方案;将这两种方案与传统MIMO-OFDM收发机结构进行比较。我们的分析共同考虑到毫米波频率的MIMO信道的特有特性，使用混合（模拟-数字）预编码和后编码波束形成器，调制结构的有限基数，以及发射机功率放大器的非线性行为。我们的研究结果表明，最好的性能是通过单载波调制与时域均衡，表现出最小的损失，由于非线性失真，其性能可以进一步提高，通过使用先进的均衡方案。结果还证实，当链路长度超过90-100米且发射功率低于0 dBW时，性能会严重下降。
2017-11-16 cs.IT cs.NI math.IT
Heterogeneous Millimeter Wave Wireless Power Transfer With Poisson Cluster Processes
在本文中，我们分析了异构毫米波（mmWave）无线功率传输（WPT）网络的能量覆盖性能，其中宏基站（MBS）分布根据泊松点过程（PPP），功率信标（PB）的位置被建模为一个$k$层泊松簇过程（PCP），和能量用户（EU）聚集在PB簇的中心。此外，采用余弦天线增益模型代替了目前流行的襟翼顶部增益模型，该模型推导简单，但精度较低。基于广义指数分布近似，我们提出了一种新的技术推导随机部署的毫米波WPT网络的能量覆盖概率。具体来说，以托马斯聚类过程（TCP）为例，我们推导出两种PB关联策略的能量覆盖概率，即，随机PB关联和最近PB关联。通过Monte-Carlo模拟，我们的理论结果得到了验证，系统参数的影响，如阵列天线的大小，能量阈值或在一个集群中的PB的平均数，也进行了研究。
2021-02-21 cs.IT eess.SP math.IT
Line-of-Sight MIMO for High Capacity Millimeter Wave Backhaul in FDD Systems
无线回程被认为是未来无线网络的关键部分，具有密集的小小区业务和高容量需求。在本文中，我们专注于设计一个高频谱效率的视线（LoS）多输入多输出（MIMO）系统的毫米波（毫米波）回程使用双极化频分双工（FDD）。由于各种物理损伤，例如相位噪声（PHN）、定时偏移（TO）以及LoS MIMO的不良条件数，对于系统实现高频谱效率是非常具有挑战性的。在本文中，我们提出了一个整体的解决方案，包括TO补偿，PHN估计，预编码器/解相关器优化的LoS MIMO无线回程，和交织的每一个部分。我们表明，所提出的解决方案具有鲁棒的性能，对于8x8 MIMO，端到端频谱效率为60 bits/s/Hz。
2020-06-18 cs.IT eess.SP math.IT
Millimeter Wave Drones with Cameras: Computer Vision Aided Wireless Beam Prediction
Arizona State University（亚利桑那州立大学）
毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）无人机有可能实现几个未来的应用，如覆盖范围扩展，增强安全监控和灾难管理。然而，这些无人机需要部署大型天线阵列并使用窄方向性波束来维持足够的链路预算。与这些阵列相关的大波束训练开销使得调整这些窄波束对于高度移动的无人机来说具有挑战性。为了应对这些挑战，本文提出了一种基于视觉辅助机器学习的方法，该方法利用从安装在无人机上的摄像头收集的视觉数据来实现快速准确的光束预测。此外，为了便于评估所提出的解决方案，我们构建了一个由共存的无线和视觉数据组成的合成无人机通信数据集。所提出的视觉辅助解决方案实现了$\approx 91\%$的顶级$1$波束预测精度，并且接近于$100\%$的顶级$3$精度。这些结果突出了所提出的解决方案在实现高度移动的毫米波/太赫兹无人机通信方面的功效。
2022-11-14 cs.CV cs.IT eess.SP
Beamspace SU-MIMO for Future Millimeter Wave Wireless Communications
对于未来的网络（即，第五代（5G）无线网络及以后），具有大的可用未许可频谱的毫米波（mmWave）通信是实现千兆多媒体应用的有前景的技术。由于毫米波无线电的短波长，大规模的天线阵列可以封装到毫米波收发器的有限尺寸中。因此，通过定向波束成形（BF），毫米波发射机（MTX）和毫米波接收机（MRX）都能够支持5G网络中的多个波束。然而，对于MTX和MRX之间的传输，大多数工作仅考虑了单个波束，这意味着它们没有充分利用毫米波的潜力。此外，单波束传输的连通性很容易被阻塞。在这种情况下，我们提出了一个单用户多波束并发传输方案，未来毫米波网络与多个反射路径。基于空间频谱重用，该方案可以被描述为波束空间中的多输入多输出（MIMO）技术（即，在波束数域中）。此外，本研究探讨了实现该方案的挑战和潜在的解决方案，包括多波束选择，合作波束跟踪，多波束功率分配和同步。理论分析和数值仿真结果表明，该波束域SU-MIMO能够在保持网络连通性的同时，大幅度提高MTX和MRX之间传输的可达速率。
2017-04-14 cs.IT cs.NI math.IT
Position Aided Beam Alignment for Millimeter Wave Backhaul Systems with Large Phased Arrays
无线回程通信最近已经利用在毫米波（mmWave）频带中操作并实现高度定向波束成形的大天线来实现。在本文中，我们专注于毫米波回程系统中的固定位置的网络节点之间的窄波束的对齐问题，受到由于风流或地面振动的小位移。我们认为节点配备有天线阵列，能够执行模拟处理和通信，通过无线信道，包括视线组件。为了最大限度地减少所需的时间来实现波束对准，我们提出了一种有效的方法，利用节点之间的位置信息的交换来设计他们的波束形成和合并向量。与建议的波束对准方法的中断概率的一些数值结果提供了一些系统和操作参数的影响有用的初步见解。
2017-10-12 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Integrated Sub-6 GHz-Millimeter Wave Wireless Local Area Networks
60 GHz非授权频段的毫米波（mmW）通信被视为提高无线局域网（WLAN）容量的一种有前途的方法。如果适当地集成到传统IEEE 802.11标准中，则mmW通信可以通过将流量从拥塞的6GHz以下未授权频带卸载到60GHz mmW频带来提供实质性增益。在本文中，提出了一种新的介质访问控制（MAC），动态管理无线局域网流量在未经许可的毫米波和子6 GHz频段。所提出的协议利用高级多频带无线站（STA）的能力来执行到mmW频带的快速会话转移（FST），同时考虑在60 GHz频带处的间歇信道和在子6 GHz频带上观察到的拥塞水平。该方案的性能分析研究通过一个新的马尔可夫链模型和传输的概率在毫米波和子6 GHz频段，以及聚合的饱和吞吐量。仿真结果验证了分析结果的正确性。仿真结果表明，所提出的综合毫米波6 GHz以下的MAC协议产生显着的性能增益，在最大限度地提高饱和吞吐量和最小化的STA所经历的延迟。结果还揭示了可实现的增益和由FST过程引入的开销之间的权衡。
2017-09-04 cs.IT cs.NI math.IT
Initial Access Optimization for RIS-assisted Millimeter Wave Wireless Networks
可重构智能表面（RIS）被认为是实现智能无线电环境愿景的关键推动者，其中传播环境可以被编程和控制，以提高无线系统的效率。这些表面对应于包括大量小且低成本的反射元件的平面片，其参数利用可编程控制器自适应地选择。因此，通过优化这些系数，可以以定制的方式引导信息信号。另一方面，5G中使用的初始接入过程是波束扫描，其中基站顺序地改变活动波束方向以便扫描小区中的所有用户。这种传统协议导致初始访问延迟。本文的目的是通过优化每个时隙中的激活波束，同时利用网络中RIS的存在来最大限度地减少这种延迟。该问题被公式化为一个硬优化问题。我们提出了一个有效的解决方案，联合交替优化和半定松弛（SDR）技术的基础上。数值结果提供评估我们的计划相比，传统的波束扫描的优越性。
2023-01-22 cs.IT cs.NI math.IT
Hybrid Precoding-Based Millimeter-Wave Massive MIMO-NOMA with Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
非正交多址接入（NOMA）最近被认为是毫米波（mmWave）大规模MIMO系统，以进一步提高频谱效率。此外，同时无线信息和功率传输（SWIPT）是最大化能量效率的有前途的解决方案。在本文中，我们首次研究了毫米波大规模MIMO-NOMA系统中SWIPT的集成。由于毫米波大规模MIMO将可能使用混合预编码（HP）来显著减少所需的射频（RF）链的数量而没有明显的性能损失，其中全数字预编码器被分解为高维模拟预编码器和低维数字预编码器，因此我们提出在基于HP的MIMO-NOMA系统中应用SWIPT，其中每个用户可以通过使用功率分离接收机从接收到的RF信号中提取信息和能量。该算法首先为每个波束选择一个用户，然后根据所选择的簇头为所有波束设计模拟预编码。然后，基于用户的等效信道的相关性来执行用户分组。然后，通过在每个波束中选择具有最强等效信道增益的用户来设计数字预编码。最后，通过联合优化mmWave大规模MIMO-NOMA的功率分配和SWIPT的功率分配因子，最大化可达和速率，并设计了一种迭代优化算法来解决非凸问题.仿真结果表明，与基于HP的MIMO-OMA相比，基于HP的MIMO-NOMA具有更高的频谱效率和能量效率。
2018-09-20 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Millimeter Wave Wireless Power Transfer With Imperfect Beam Alignment
研究了波束对准不良对毫米波无线功率传输的影响。我们考虑毫米波WPT网络，其中能量发射器的位置遵循泊松点过程。我们采用第三代合作伙伴计划（3GPP）建议的高斯天线模型，而不是最常用的平顶天线模型，以获得更好的精度。两个波束对准误差（BAE）模型，即，截断高斯和均匀模型，介绍了代表不同的BAE源。我们推导出的概率密度函数（PDF）的级联天线增益与两个BAE模型，然后提供近似的PDF处理。借助Fox的H函数，推导出了非线性能量收集模型下能量覆盖概率的解析表达式。此外，我们推导出一个封闭形式的平均收获射频（RF）能量的表达式。仿真结果验证了我们的理论结果，并证明了BAE的性能下降。它还表明，在BAE的存在下，平顶天线模型并不能总是提供准确的性能评估。
2021-02-21 cs.IT eess.SP math.IT
Mobility Support for Millimeter Wave Communications: Opportunities and Challenges
毫米波（mmWave）通信技术为支持动态场景和应用中的5G和B5 G无线网络提供了一种潜在且有前途的解决方案。然而，移动性给毫米波应用带来了许多挑战和机遇。为了解决这些问题，我们对移动场景中支持毫米波通信的机会和技术进行了调查。首先，我们总结了毫米波通信的移动应用场景，包括室内无线局域网（WLAN）或无线个域网（WPAN），蜂窝接入，车辆到一切（V2X），高速训练（HST），无人机（UAV）和新的空间-空气-地面-海洋通信场景。然后，针对不同应用场景下用户移动性对系统性能的影响，介绍了毫米波系统中几种典型的移动性模型，包括人移动性、车辆移动性、高速训练移动性和船舶移动性。接下来，我们调查毫米波应用的关键挑战和现有的解决方案，如信道建模，信道估计，抗阻塞和容量提高。最后，我们讨论了有关移动感知毫米波通信，值得进一步研究的开放问题。特别是，我们强调未来的异构移动网络，动态资源管理，人工智能（AI）的移动性和地理信息的整合，大型智能表面和可重构天线技术的部署，最后，太赫兹（THz）通信的演变。
2022-05-18 cs.IT math.IT
Integrated Millimeter Wave and Sub-6 GHz Wireless Networks: A Roadmap for Joint Mobile Broadband and Ultra-Reliable Low-Latency Communications
下一代无线网络必须通过跨越增强型移动宽带（eMBB）的广泛无线服务以及超可靠低延迟通信（URLLC）来实现增强现实和联网自动驾驶汽车等新兴技术。由于频谱稀缺，仅依赖于稀缺的低于6 GHz的微波（$μ$ W）频段的现有无线系统将不能满足未来无线服务的这种严格和混合的服务要求。同时，在高频毫米波（mmWave）频带下操作被视为有吸引力的解决方案，这主要是由于大规模多天线通信的带宽可用性和可能性。然而，毫米波通信由于其对阻塞、高路径损耗和信道不确定性的敏感性而固有地不可靠。因此，为了提供URLLC和高速无线接入，期望将$μ$ W网络的可靠性与毫米波网络的高容量无缝集成。为此，本文介绍了\emph{integrated mmWave-$μ$W}通信的第一个综合教程。这种设想的集成设计将使无线网络能够实现URLLC以及eMBB，这是通过利用两个世界中的最佳世界来实现的：$μ$ W波段的可靠远程通信和毫米波频率的定向高速通信。为了实现这一目标，讨论了关键的解决方案概念，包括无线电接口的新架构、URLLC感知帧结构和资源分配方法以及移动性管理，以实现集成毫米波- $μ$ W通信的潜力。讨论了每种方案的机遇和挑战，并给出了关键结果，以显示所开发的集成毫米波- $μ$ W框架的优点。
2018-10-30 cs.IT cs.NI eess.SP
Study on 3GPP Rural Macrocell Path Loss Models for Millimeter Wave Wireless Communications
几乎没有研究已经做了可靠的模型毫米波（毫米波）路径损耗在农村宏小区设置，然而，模型已经匆忙采用没有实质性的经验证据。本文研究了过去的农村宏小区（RMa）路径损耗模型，并暴露了对当前第三代合作伙伴计划（3GPP）TR 38.900（版本14）RMa路径损耗模型的关注，该模型来自国际电信联盟-无线电通信（ITU-R）部门。本文展示了3GPP RMa大规模路径损耗模型是如何针对低于6 GHz的频率导出的，但它们被断言可用于高达30 GHz的频率，即使没有足够的工作或公布的数据来支持它们在6 GHz以上或毫米波频段的有效性。我们介绍了3GPP RMa路径损耗模型的背景以及它们使用的不适合农村场景的奇数校正因子，并表明多频近距离自由空间参考距离（CI）路径损耗模型比当前的3GPP和ITU-R RMa模型更准确和可靠。使用现场数据和模拟，我们引入了一个新的近距离的自由空间参考距离与高度相关的路径损耗指数模型（CIH），预测农村宏小区的路径损耗，使用有效的路径损耗指数是基站天线高度的函数。这项工作表明，CI和CIH模型可用于从500 MHz到100 GHz的农村毫米波覆盖和干扰分析，而不会像今天的3GPP和ITU-R RMa模型中存在的那样在6 GHz处出现任何不连续性。
2017-03-30 cs.IT math.IT
MIMO-UFMC Transceiver Schemes for Millimeter Wave Wireless Communications
UFMC调制是为未来无线网络实现超OFDM空中接口的最受关注的解决方案之一。本文重点设计和分析了一种工作在毫米波载波频率的多天线UFMC收发器。本文提供了完整的数学模型的MIMO-UFMC收发器，考虑到存在的混合模拟/数字波束形成器在两端的通信链路。然后，提出了几种检测结构，无论是单包隔离传输的情况下，和多包连续传输的情况下。在后一种情况下，本文还考虑的情况下，在相邻的数据包之间没有保护时间被插入，权衡增加的干扰水平与更高的频谱效率值。在分析阶段，几个考虑的检测结构和传输方案进行了比较，在误码率，均方根误差，和系统吞吐量。数值结果表明，所提出的收发算法是有效的，线性MMSE数据检测器能够很好地管理由于去除连续数据包之间的保护时间而增加的干扰，从而产生约10 - 13 $\%$的吞吐量增益。在接收机的相位噪声的影响也进行了数值评估，它表明，递归实现的线性MMSE表现出一定程度的鲁棒性，对这种干扰。
2019-01-22 cs.IT eess.SP math.IT
On Optimal Multi-user Beam Alignment in Millimeter Wave Wireless Systems
定向传输模式（也称为窄波束）是毫米波（mmWave）频带中的无线通信的关键，毫米波频带遭受高路径损耗和严重遮蔽。此外，毫米波频率中的传播信道仅包含少量空间集群，需要将对应的窄波束与信道集群的离开角（AoD）对准的过程。这个过程的目的，称为波束对准（BA）是为了增加后续数据通信的波束形成增益。几个现有的研究考虑优化BA过程，以实现各种目标，如减少BA开销，增加吞吐量，并降低功耗。虽然这些研究大多为单个活跃用户的场景提供了优化的BA方案，但在实际网络中通常存在多个活跃用户。因此，在BA开销和延迟方面，设计可以共同执行多个用户的波束管理的多用户BA方案是更有效的。本文考虑了一类多用户BA方案，其中基站执行角域的一次性扫描以同时定位多个用户。目标是在收到用户反馈后，最小化AoD上剩余不确定性区域（UR）的平均期望宽度。最佳性能的基本界限进行了分析，使用信息理论工具。此外，制定了波束设计优化问题，并提出了一种实用的BA方案，与5G标准中使用的波束扫描相比，该方案提供了显着的增益。
2020-05-28 cs.IT eess.SP math.IT
Enabling Cell-Free Massive MIMO Systems with Wireless Millimeter Wave Fronthaul
无小区大规模MIMO系统具有良好的数据率和均匀覆盖增益。然而，这些系统通常依赖于基于光纤的前传用于中央处理单元（CPU）和分布式接入点（AP）之间的通信，这增加了基础设施成本，导致高安装时间，并且限制了部署灵活性和适应性。为了解决这些挑战，本文提出了两种基于无线前传的无小区大规模MIMO系统的架构，与接入链路相比，无线前传在\textit{higher-band}上操作：（i）仅无线前传架构，其中CPU具有到每个AP的无线前传链路，以及（ii）混合前传架构，其中CPU具有到经由光纤连接在一起的每个AP集群的无线链路。这些双频带架构确保了高数据率前传，并提供了同步分布式AP的高能力。此外，无线前传降低了基础设施成本和安装时间，并增强了网络部署的灵活性、适应性和可扩展性。为了研究所提出的架构的可实现的数据率，我们制定了端到端的数据率优化问题占的前传和接入链路的各个实际方面。然后，我们开发了一个低复杂度，但有效的联合波束成形和资源分配的解决方案，建议架构的基础上，以用户为中心的AP分组。有了这个解决方案，我们表明，所提出的架构可以实现可比的数据率与基于光纤的前传的前传带宽，硬件约束和部署方案的现实假设下获得的。这突出了在实践中实现无小区大规模MIMO增益同时减少基础设施和部署开销的有希望的路径。
2022-08-08 cs.IT eess.SP math.IT
Quantum Entanglement Distribution in Next-Generation Wireless Communication Systems
在这项工作中，我们分析了量子纠缠的分布在毫米波制度的通信信道。这种研究的动机是下一代无线网络（超过5G）直接适应这种分布的可能性-而不需要将额外的光通信硬件集成到收发器中。未来的无线通信系统必然需要一定程度的量子通信能力。我们发现，在毫米波制度的直接量子纠缠分布确实是可能的，但它的实施将是非常苛刻的系统设计的角度和通道要求的角度来看。
2016-08-18 cs.CR cs.IT math.IT
Millimeter Wave Systems for Wireless Cellular Communications
本论文主要研究毫米波信道下全数字/混合结构的大规模MIMO系统的信道估计和多用户数据传输。它包含三个主要贡献。在这篇论文中，我们首先提出了一个基于音调的线性搜索算法，以便于估计的最强成分的到达角以及散射成分的用户在基站（BS）与全数字结构。我们的研究结果表明，建议的最大比传输（MRT）的基础上最强的组件可以实现更高的数据率比传统的MRT，在相同的均方误差（MSE）。其次，我们开发了一个低复杂度的信道估计和波束形成器/预编码器的设计方案的混合毫米波系统。此外，所提出的方案适用于非稀疏和稀疏毫米波信道环境。然后，我们利用所提出的计划，调查下行链路可达到的速率性能。结果表明，所提出的方案获得了相当大的全数字系统的可达速率。考虑到各种类型的错误的影响，我们研究所考虑的方案的可实现的速率性能下降。第三，我们将我们提出的方案扩展到多小区MU毫米波MIMO网络。推导了莱斯衰落信道中导频污染下信道估计的归一化均方误差的封闭近似。此外，我们推导出一个紧密的封闭形式的近似和缩放定律的平均可达速率。我们的研究结果揭示，信道估计误差，小区内的干扰，和小区间的莱斯衰落信道的导频污染所造成的干扰，可以有效地减轻通过简单地增加在所需的BS配备的天线的数量。
2018-11-30 cs.IT math.IT
Suboptimal Spatial Diversity Scheme for 60 GHz Millimeter-Wave WLAN
本文在一个更实际的频率选择性多输入多输出信道下，重新审视了用于对抗60 GHz无线局域网中人为阴影的等增益（EG）空间分集技术。随后，一个次优的空间分集方案称为最大选择（MS）的跟踪阴影过程，由于相当高的数据率提出。比较结果表明，MS在链路裕度方面优于EG，并节省了计算复杂度。
2015-11-07 cs.IT math.IT
Power Beacon-Assisted Millimeter Wave Ad Hoc Networks
本文建立PB辅助毫米波自组织网络的随机几何模型，考虑能量收集阈值、功率上限、波束成形与阻塞，推导功率及总覆盖概率并通过仿真验证。
2017-09-06 cs.IT math.IT
Vision-Position Multi-Modal Beam Prediction Using Real Millimeter Wave Datasets
实现高移动性毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）无线通信应用需要克服与部署在这些系统中的大型天线阵列相关的关键挑战。特别地，调整这些天线阵列的窄波束通常会引起与天线数量成比例的高波束训练开销。为了解决这些挑战，本文提出了一种基于多模态机器学习的方法，该方法利用从无线通信环境中收集的位置和视觉（相机）数据进行快速波束预测。所开发的框架已经在真实世界的车辆数据集上进行了测试，该数据集包括实际的GPS、摄像头和毫米波波束训练数据。仿真结果表明，在实际通信场景中，该方法的前1波束预测精度超过$\approx$ 75%，前3波束预测精度接近100%.
2021-11-15 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
Exploring the Physical Layer Frontiers of Cellular Uplink - The Vienna LTE-A Simulator
通信系统在实践中受到许多技术/工艺约束和限制。作为示例，当前无线通信中的MIMO处理主要采用基于码本的预编码来节省发射机和接收机处的计算复杂性。在这种情况下，封闭形式的表达能力或误码率往往是无法实现的，而实际的通信系统的性能上的实际信号处理算法的影响，必须在仿真环境中进行研究。Vienna {LTE-A} Uplink Simulator是一款符合3GPP {LTE-A}标准的链路级仿真器，可在学术使用许可证下公开使用，有助于对无线通信中的信号处理算法和收发器设计进行可再现的评估。本文回顾了通过维也纳LTE-A上行链路模拟器获得的研究结果，强调了单载波频分复用（作为LTE-A下行链路的区别特征）的效果，将已知的链路自适应概念扩展到上行链路传输，示出了上行链路导频模式在接收器处收集信道状态信息的含义，并完成了未来可能的研究方向。
2015-09-08 cs.IT math.IT
Millimeter Wave MIMO based Depth Maps for Wireless Virtual and Augmented Reality
增强和虚拟现实系统（AR/VR）正在迅速成为无线领域的关键组成部分。对于沉浸式AR/VR体验，这些设备应该能够构建对周围环境的准确深度感知。目前的AR/VR设备在很大程度上依赖于使用RGB-D深度相机来实现这一目标。然而，这些深度相机的性能在几种情况下具有明显的限制，例如具有闪亮物体、暗表面和突然的颜色过渡的情况以及其他限制。在本文中，我们提出了一种新的解决方案，使用毫米波MIMO通信收发器的AR/VR深度图建设。这是由于在未来的AR/VR设备中部署先进的毫米波通信系统以满足高数据速率需求以及毫米波信号的有趣传播特性。考虑到这些系统的限制，我们开发了一个全面的框架，使用毫米波系统构建准确和高分辨率的深度图。在这个框架中，我们开发了新的感测波束成形码本方法，其特定于深度图构造目标。使用这些码本，并利用连续干扰消除的工具，我们开发了一种联合波束处理方法，可以使用实用的毫米波天线阵列构建高分辨率深度图。大量的模拟结果突出了所提出的解决方案在构建精确深度图方面的潜力。此外，这些模拟显示了在几个重要用例中，与基于RGB的方法相比，基于毫米波的深度感知的有希望的增益。
2021-02-13 cs.IT eess.SP math.IT
SimRIS Channel Simulator for Reconfigurable Intelligent Surface-Empowered Communication Systems
可重构智能表面（RIS）辅助通信通过提供优化通信系统性能的新方式而成为第六代（6G）无线网络的潜在使能器之一。本文旨在填补一个重要的空白，在公开文献中提供一个准确的，源，广泛适用的RIS信道模型毫米波频率。我们的模型不仅适用于各种室内和室外环境，还包括存在RIS时无线传播的物理方面以及各种实际的5G信道建模问题。本文还介绍了开放源代码的SimRIS信道模拟器，用于RIS辅助通信系统的计算机仿真。
2020-08-30 cs.IT eess.SP math.IT
Millimeter Wave Energy Harvesting
毫米波（mmWave）频段是5G蜂窝网络的主要候选频段，对于无线能量收集来说似乎很有吸引力。这是因为它将具有大型天线阵列以及极其密集的基站（BS）部署。然而，由于传播特性的差异，例如对建筑物堵塞的极端敏感性，mmWave用于能量收集的可行性尚不清楚。本文考虑了低功耗设备从毫米波信号中提取能量和/或信息的场景。使用随机几何，解析表达式推导出的能量覆盖概率，平均收获功率，并在一个典型的无线供电设备的BS密度，天线几何参数和信道参数方面的整体（能量和信息）覆盖概率。数值结果揭示了几个网络和设备级设计的见解。在BS处，优化天线几何参数（诸如波束宽度）可以最大化针对给定用户群体的网络范围的能量覆盖。在设备级，通过最佳地分离接收信号以进行能量和信息抽取，以及通过部署多天线阵列，可以显著提高性能。对于后者，提出了一种高效的低功耗多天线毫米波接收机架构，用于同时传输能量和信息。总体而言，模拟结果表明，毫米波能量收集通常优于较低频率的解决方案。
2017-03-11 cs.IT math.IT
Spectral Efficiency of MIMO Millimeter-Wave Links with Single-Carrier Modulation for 5G Networks
未来的无线网络将广泛依赖于以大于10GHz的载波频率为中心的带宽。事实上，最近的研究表明，尽管有很大的路径损耗，毫米波（mmWave）频率可以成功地用于在短距离内向缓慢移动的用户传输非常大的数据速率。由于硬件复杂性和成本限制，与流行的多载波方案相反，单载波调制方案正被考虑用于毫米波频率。本文介绍了在典型的5G场景中，在毫米波下工作的无线MIMO链路上可实现的频谱效率的初步研究。考虑了两种不同的单载波调制解调器方案，即在接收机处具有线性均衡的传统调制方案，以及在接收机处具有循环前缀、频域均衡和基于FFT的处理的单载波调制。我们的结果表明，前者比后者实现了更大的频谱效率。结果还证实，频谱效率随着天线阵列的尺寸而增加，并且当链路长度超过100米并且发射功率低于0dBW时，性能严重下降。尽管如此，毫米波似乎非常适合在短距离上提供非常大的数据速率。
2016-02-24 cs.IT math.IT
3D Channel Modeling and Characterization for Hypersurface Empowered Indoor Environment at 60 GHz Millimeter-Wave Band
提出了一种考虑超曲面影响的室内三维信道模型。超表面是一种软件控制的智能元表面，可用于操纵电磁波，例如非镜面反射和完全吸收。因此，它可以在LOS和NLOS路径两者中控制从发射器朝向接收器位置的撞击射线，例如以对抗距离并改善无线连接。我们专注于60 GHz毫米波频段，因为它在5G/6 G网络中的重要性越来越大，并使用CST模拟（高频组件的3D电磁模拟器），根据与超曲面反射和吸收功能相关的衰减系数评估超曲面在室内环境中的影响。为了突出超曲面涂层墙与普通墙的优势，我们使用了衍生的超曲面3D通道模型和普通墙的自定义3D光线跟踪模拟器，考虑了不同Tx-Rx位置和间隔距离的典型室内场景。
2019-06-28 cs.IT eess.SP math.IT
3-D Statistical Channel Model for Millimeter-Wave Outdoor Mobile Broadband Communications
本文提出了一个全方位的空间和时间的三维统计信道模型，28 GHz密集的城市非视距环境。该信道模型是从28 GHz的超宽带传播测量获得的400兆芯片每秒宽带滑动相关器信道探测器和高度定向，可操纵的喇叭天线在纽约市。一个类似3GPP的统计信道模型，这是很容易实现的软件或硬件开发从测量的功率延迟分布和合成的方法，用于提供绝对传播延迟恢复从3-D射线跟踪，以及测量的角度出发和角度的到达功率谱。提取的统计数据用于实现基于MATLAB的统计模拟器，该模拟器生成3-D毫米波时间和空间信道系数，再现实测城市信道的真实冲激响应。本文提出的方法和模型可用于毫米波系统级仿真、空中接口设计和容量分析。
2015-03-19 cs.IT math.IT
A New Millimeter Wave MIMO System for 5G Networks
毫米波（mmWave）频带提供大频谱以满足第五代（5G）无线网络的高需求容量。然而，为了充分利用可用频谱，应该克服诸如高路径损耗、信道稀疏性和硬件复杂性之类的障碍。为此，本文旨在设计一种新的多输入多输出（MIMO）系统，使用基于透镜的多波束可重构天线。所提出的MIMO系统在发射机处使用完全透镜，在接收机处使用不完全透镜。为了降低硬件的复杂性，我们利用最佳波束选择技术。我们的分析表明，所提出的MIMO系统以及最佳波束选择技术的平均信噪比（SNR）的增加。仿真结果表明，该系统实现了全分集增益。
2018-07-12 cs.IT math.IT
A Novel Geometry-based Stochastic Double Directional Analytical Model for Millimeter Wave Outdoor NLOS Channels
基本上采用定向天线的毫米波（mmWave）通信的应用范围从室内短距离无线个域网到室外蜂窝网络。对毫米波信号通过无线信道传播的透彻理解为此类网络的设计提供了有价值的见解，这反过来又决定了可实现的性能限制。高路径损耗、穿透损耗和可忽略的信号散射是毫米波信道的某些独特特征，这需要开发新的数学模型。重要的是，空间滤波多径分量的定向天线的影响需要体现为信道模型的一个组成部分。在本文中，我们使用随机几何和图像理论相结合的室外定向非视线毫米波信道建模表示信道参数作为发射机-接收机的分离距离，天线半功率波束宽度，和天线波束指向方向的联合函数。通过对建筑物一阶和二阶反射的信号传播路径进行近似，推导出了一阶反射分量平均数、路径损耗和信道均方根时延扩展的解析表达式。通过将数值计算结果与各种城市室外点对点毫米波测量报告的实验数据进行比较，验证了模型的准确性，从而证明了所提出的毫米波通信网络性能评估分析模型的实用性。
2018-04-09 cs.IT math.IT
Multiport Network Modeling for Reconfigurable Intelligent Surfaces: Numerical Validation with a Full-Wave PEEC Simulator
本文利用基于 PEEC 的全波数值方法验证了广泛使用的 RIS 解析多端口网络模型，数值结果证明该模型有效且 PEEC 方法适用于 RIS 辅助无线链路的电磁建模。
2024-04-28 cs.IT math.IT
Robust Transmission Scheduling for UAV-assisted Millimeter-Wave Train-Ground Communication System
随着移动数据的爆炸式增长，高铁旅客对宽带无线接入服务的需求迫切需要超高速场景宽带无线通信的支持。毫米波（mmWave）可以实现高数据传输速率，但它伴随着高传播损耗和易受阻塞。为了解决这个问题，定向天线和无人机（UAV）的发展增强了毫米波车地通信系统的鲁棒性。本文提出了一种UAV和MR中继辅助（UMRA）算法来有效克服链路阻塞，在满足QoS要求和信道质量的前提下，最大化传输流的数量。首先，我们制定了一个混合整数非线性规划（MINLP）问题的无人机轨迹设计和传输调度在全双工（FD）模式。然后，在UMRA中，提出了基于图论的中继判决算法和传输调度算法，在计算复杂度和系统性能之间取得了较好的折衷。大量的仿真结果表明，一个合适的无人机位置将大大提高UMRA算法的性能，使其接近最优解。与其他两种已有的基准方案相比，UMRA在信道质量要求高、阻塞面积大的情况下，能够大大提高流的完成数和系统吞吐量。
2022-07-17 cs.IT math.IT
IRS-Empowered Wireless Communications: State-of-the-Art, Key Techniques, and Open Issues
在这篇文章中，我们概述了智能反射面（IRS）授权的无线通信系统。我们首先介绍了IRS辅助无线传输的基本原理。在此基础上，探讨了IRS与毫米波、非正交多址、物理层安全等多种先进传输技术的融合。接下来，我们讨论了硬件损伤和不完整的信道状态信息对IRS系统性能的影响。最后，我们强调几个有待解决的开放问题。
2021-01-19 cs.IT math.IT
