Millimeter-Wave Angle Estimation of Multiple Targets Using Space-Time Modulation and Interferometric Antenna Arrays
提出了一种利用分布式干涉天线阵和宽带空时调制进行多目标角度估计的新方法。在存在一个或多个目标的情况下，到达角的干涉阵列测量通常是模糊的。我们提出了一种新的方法，通过乘以角度伪谱从多个天线基线，导致在检测的目标的角度，在干涉测量中减轻模糊。使用一个单一的线性调频（LFM）发射机和接收干涉阵列与$N$元素，我们展示了一个简单的和计算效率高的技术来估计高达$\mathcal{O}(N^2)$目标的角度。我们描述的技术背后的理论，提出了详细的模拟，并使用三元件毫米波测量系统的实验验证。
2020-08-01 eess.SP
Electronically Reconfigurable Pinching Antennas for Millimeter-Wave Communication in LoS and NLoS Environments
School of Electrical, Computer and Energy Engineering, Arizona State University（亚利桑那州立大学电气、计算机与能源工程学院）
提出一种电子可重构夹捏天线，通过变容二极管加载的辐射模块实现动态调谐，在视距和非视距场景下建立可控毫米波链路，有效规避阻挡。
2026-10-14 eess.SP
Beam Selection for Wideband Millimeter Wave MIMO Relying on Lens Antenna Arrays
基于透镜天线阵列的波束空间多输入多输出（MIMO）技术通过波束选择可以显著减少毫米波（mmWave）通信系统中射频链路的数量。然而，在宽带毫米波MIMO系统中，波束成形增益实际上是频率相关的。这种现象被称为波束偏斜，当使用传统的波束选择方法时，它会恶化系统的性能。为了解决这个问题，我们提出了一种宽带波束选择方法毫米波MIMO系统依赖于透镜天线阵列。首先，我们为每个用户选择一个在整个频带上平均能量最大的波束，然后依次选择对和速率贡献最大的波束。提出的宽带波束选择方法的性能分析。数值结果表明，该方法与传统方法相比，具有更高的总速率和能量效率。
2020-04-17 eess.SP
Millimeter Wave Path Loss for Diverse Antenna Patterns in Outdoor Environment
Military University of Technology（军事理工大学）；National Institute of Technology Durgapur（杜尔加布尔国立理工学院）；Brno University of Technology（布尔诺工业大学）
本文提出一种方法，通过多椭圆传播模型灵活调整路径损耗模型，以估计不同辐射图案和波束宽度的天线系统路径损耗。
2026-03-17 eess.SP
Comparison Research of Millimeter-Wave/Infrared Co-aperture Reflector Antenna Systems Based on a Specialized Film
本文提出一种用于云探测雷达的毫米波/红外共孔径反射面天线，结合后馈双反射面天线与专用薄膜，仿真验证其具备高增益与窄波束，克服了独立雷达局限，为机载/星载多模式探测奠定基础。
2025-04-27 eess.SP
Multi-Band Patch Antenna Array for Out-of-Band Aided Millimeter Wave Communication
Institute of Telecommunications, TU Wien（维也纳工业大学电信研究所）；PIDSO Propagation Ideas and Solutions GmbH（PIDSO传播理念与解决方案有限公司）
研究在sub-6 GHz天线前放置毫米波天线结构的影响，通过仿真和测量评估其对辐射方向图的影响，发现影响较小，共位配置可行。
2026-05-28 eess.SP
Millimeter-wave Multi-mode Circular Antenna Array for Uni-cast Multi-cast and OAM Communication
本文研究了多模和轨道角动量（OAM）模式的数据传输技术，通过使用一个圆形天线阵列，工作在28 GHz。后者的经典模式激励被修改为使得在水平面中天线阵列作为多模式发射机操作（即，它提供宽播、单播和/或多播传输），而在垂直方向上发生OAM传输：首次提出了在28 GHz处通过单个天线阵列的这种双重功能。具体地，它可以在水平面中以宽播、单播、多播模式发送/接收，并且还能够在垂直方向上生成多达15个空间正交的OAM模式。建议的圆形阵列设计使用12个，低复杂度，多层微带贴片天线具有高辐射效率。通过全面的电磁分析，在阻抗匹配，互耦合和辐射模式进行了测试。它也，制造和测量：模拟和测量结果之间的良好协议进行了观察。所提出的天线阵列是用于5G及更高无线应用的高频谱效率数据传输的完美候选。
2020-10-27 eess.SP
3D Channel Characterization and Performance Analysis of UAV-Assisted Millimeter Wave Links
最近，毫米波（mmW）频率的使用已经成为将无人机（UAV）无线连接到地面用户的有前景的解决方案。然而，由于悬停UAV的随机波动，采用UAV辅助的定向mmW链路是具有挑战性的。本文研究了无人机采用方形阵列天线时的毫米波链路性能。利用3GPP天线传播方向图对方形阵列天线进行建模。结果表明，方形阵列天线对无人机的水平角振动和垂直角振动都很敏感。为了研究无人机振动与天线方向图之间的关系，考虑了大尺度路径损耗、小尺度衰落以及无人机角振动的随机效应，对无人机毫米波信道进行了表征。为了实现有效的性能分析，易处理和封闭形式的统计信道模型推导出空中到空中（A2A），地面到空中（G2A），空中到地面（A2G）信道。分析模型的准确性进行了验证，采用Monte Carlo模拟。分析结果被用来研究天线方向图增益在不同条件下的无人机的角振动建立可靠的无人机辅助毫米波链路在实现最小中断概率方面的效果。
2020-03-01 eess.SP
Millimeter-Wave Downlink Positioning with a Single-Antenna Receiver
本文解决了毫米波MISO系统的移动站的未知位置确定的问题。这种设置的动机是，大规模阵列最初将仅在5G基站上实现，可能会让移动台只有一个天线。基于接收到的下行链路信号的飞行时间和出发角来设计该问题的最大似然解决方案。虽然在上行链路中的定位将依赖于到达角，但是其呈现在下行链路中避免的可扩展性限制。为了规避多维优化的最佳联合估计，我们提出了两种新的方法，适合实际实施，由于其降低了复杂性。一个彻底的分析，其中包括推导相关的Cramér-Rao下限，表明它是可能的，以实现准最佳的性能，即使在存在很少的传输，低信噪比，和多径传播效应。
2018-11-28 eess.SP
A Spherical Probability Distribution Model of the User-Induced Mobile Phone Orientation
本文提出了一种统计建模方法的现实生活中的用户引起的随机性，由于手机的方向不同的手机使用类型。众所周知，无线设备的辐射性能取决于其相对于用户的取向和位置。因此，现实的手机使用模型将导致更准确的天线和无线设备的空中特性测量。我们引入了基于网络接入模式的电话使用分类，例如，语音（电路交换）或非语音（分组交换）服务，以及在网络接入会话期间使用诸如有线或蓝牙手持机或扬声器电话的附件。随机电话方向，然后建模的球形冯Mises-Fisher分布为每个识别的电话使用类型。提出了一种基于个体概率分布函数和启发式权重的有限混合模型。这些模型基于从内置加速度计测量中收集的数据。我们的方法提供了一个简单的建模的用户引起的随机取向不同的手机使用类型。该模型可用于更好的手机和天线系统的设计，以及无线网络的设计和优化。
2018-04-22 eess.SP
Impact of Receiver Antenna Polarization and Resource Scheduler on the Downlink Performance of High Velocity Users in 5G Millimeter Wave Small Cell Technology
本文针对5G毫米波小蜂窝中0–120 km/h高速用户，基于闭环空间复用评估接收机天线极化与基站调度器对下行性能的影响，发现合理选择极化可配合调度器维持更优性能，且线极化优于圆极化。
2021-09-11 eess.SP
Antenna Array Diagnosis for Millimeter-Wave MIMO Systems
毫米波（mmWave）MIMO系统中密集的天线经常被雨、雪、灰尘甚至手指遮挡，这会改变信道特性，降低系统性能。为了解决这个问题，我们提出了一个交叉熵启发的天线阵列诊断检测（CE-AAD）技术，利用相邻天线的相关性，当阻塞发生在发射机。然后，我们将提出的CE-AAD算法扩展到发射机和接收机同时发生阻塞的情况。仿真结果表明，该算法的性能优于传统算法。
2021-06-05 cs.IT eess.SP math.IT
High Performance 5G FR-2 Millimeter-Wave Antenna Array for Point-to-Point and Point-to-Multipoint Operation: Design and OTA Measurements Using a Compact Antenna Test Range
Glasgow Caledonian University（格拉斯哥喀里多尼亚大学）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）
本文设计并测量了覆盖n257频段的高性能8元线阵和32元平面阵列，通过紧凑型天线测试范围进行OTA测量，验证了其高增益和宽波束特性，适用于5G及毫米波应用。
2025-01-26 eess.SP
Millimeter-wave Multimode Circular Array for Spatially Encoded Beamforming in a Wide Coverage Area
本文总结了毫米波（mmWave）的多模圆形天线阵列的波束形成器，能够在一个广泛的覆盖范围内进行特殊编码的数据传输的研究。圆形天线阵列能够实现整个360度。方位扇区覆盖，其中广播、单播和多播无线电传输是可能的。沿仰角轴的轨道角动量（OAM）模式传输，即，垂直于方位平面的方向。这两种类型的空间编码波束形成使得几乎覆盖整个半球成为可能。圆形阵列是使用12个多层贴片天线，具有独特的辐射性能，有助于在方位角和仰角辐射。所提出的阵列架构及其辐射性能使其成为mmWave 5G空间编码波束成形的良好候选者。
2020-12-29 eess.SP
Rate-Loss Mitigation for a Millimeter-Wave Beamspace MIMO Lens Antenna Array System Using a Hybrid Beam-Selection Scheme
速率损失是多用户波束域多输入多输出（MIMO）毫米波系统的一个重要问题。在这样的系统中，多簇信道传播导致作为量化误差的函数，并且因此，每个活动用户遭受显著的速率损失。特别地，在等效波束空间MIMO信道中使用传统的单波束选择（SBS）方案以减少所需的射频（RF）链的数量，但是由于每个用户的信道传播簇的数量有限，该方案不能适当地减轻量化误差。此外，最佳选择的波束或RF链以相同数量的预编码数据流操作。因此，每个活动用户固有地丢失利用传统SBS方案的大量数据流。因此，我们提出了一种混合波束选择（HBS）方案在等效的波束空间MIMO信道实现多波束或RF链组选择的机会，并选择一个可靠的信道传播集群每个活跃用户，这直接影响到减轻量化误差。在毫米波MIMO下行链路信道环境下，通过计算机仿真验证了数值结果。
2019-04-17 eess.SP
Beam Design for Millimeter-Wave Backhaul with Dual-Polarized Uniform Planar Arrays
提出了一种基于均匀平面阵列双极化天线的毫米波回程系统波束赋形设计方法。所提出的设计方法优化了波束形成器，以模仿理想的波束图案，其在其覆盖范围内具有平坦的增益，在毫米波系统中的视线（LOS）分量的主导下。双极化天线结构被认为是优化的约束条件。仿真结果表明，该波束形成器在覆盖区域内具有均匀的波束方向图和较高的最小增益。
2020-03-05 eess.SP
Wideband Antenna Deconvolution for Bistatic Millimeter Wave Radar Reflectivity Measurements
Thuringian Center of Innovation in Mobility（图林根创新 mobility 中心）；Institute of Information Technology, Technische Universität Ilmenau（伊尔梅瑙工业大学信息技术研究所）；RF and Microwave Research Group, Technische Universität Ilmenau（伊尔梅瑙工业大学射频与微波研究组）
本文提出了一种更简单且更快的空中校准算法，用于双站毫米波雷达反射率测量，实现了高达40 dB的动态范围提升。
2026-01-22 eess.SP
Analytical Channel Models for Millimeter Wave UAV Networks under Hovering Fluctuations
最近已经提出了无人机（UAV）和毫米波（mmWave）无线系统的集成，以为下一代无线网络提供高数据速率空中链路。然而，建立基于无人机的毫米波链路是相当具有挑战性的，由于悬停无人机的随机波动，这可能会导致发射机和接收机之间的天线增益失配。为了评估基于无人机的毫米波链路的益处，本文针对以下三种无人机通信场景导出了易于处理的闭式统计信道模型：（i）直接的无人机到无人机链路，（ii）源、中继和目的地为悬停无人机的空中中继链路，以及（iii）悬停无人机将地面源连接到地面目的地的中继链路。通过Monte-Carlo模拟证实了推导出的解析表达式的准确性。数值结果，然后使用不同的信道条件下建立可靠的无人机为基础的毫米波链路，实现最小的中断概率的天线方向性增益的影响进行研究。结果表明，这种链路的性能在很大程度上取决于悬停无人机的随机波动。此外，较高的天线方向性增益在低SNR状况下实现较好的性能。然而，在高SNR状态下，较低的天线方向性增益导致更可靠的通信链路。因此，开发的结果可以作为一个基准，找到最佳的天线方向性增益的无人机下的不同水平的不稳定性，而不诉诸耗时的模拟。
2019-05-04 eess.SP
Urban Outdoor Measurement Study of Phased Antenna Array Impact on Millimeter-Wave Link Opportunities and Beam Misalignment
利用多天线技术实现稳健的波束控制以克服阻塞和波束失准的影响，是在毫米波（mm波）网络中提供无缝多Gbps连接的关键。在本文中，我们提出了第一个大规模的户外毫米波测量研究，使用相控天线阵列在一个典型的欧洲城镇。我们系统地收集细粒度的3D到达角（AoA）和离开角（AoD）数据，总计超过50，000个接收信号强度测量值。我们研究的影响相控天线阵列的链接的机会，可实现的数据速率和鲁棒性的数量在小规模的流动性，并比较这对参考喇叭天线测量。我们的研究结果表明，每个接收机位置的2- 4个链接的机会有限，表明毫米波多径丰富的欧洲城镇是令人惊讶的类似于密集的城市大都市。相控天线阵列的结果表明，估计的数据速率的显着损失发生波束失准的顺序的半功率波束宽度，具有显着的和不规则的变化较大的失准。相比之下，喇叭天线的损耗随着未对准而单调增加。我们的结果强烈表明，在敏捷波束控制算法的设计中必须明确考虑非理想相控天线阵列的影响。
2020-01-10 cs.NI eess.SP
Experimental Results of a 3D Millimeter-Wave Compressive-Reflector-Antenna Imaging System
这封信介绍了我们的三维（3D）毫米波（mm波）压缩反射器天线（CRA）成像系统的第一个实验结果。在这个原型中，CRA是3D打印的，并涂有金属喷雾，以便在传统反射器天线（TRA）的表面上轻松引入伪随机散射体。CRA执行入射波前的伪随机编码，从而在成像区域中增加空间分集，并且使得能够有效地使用压缩感知（CS）和成像技术。CRA由多输入多输出（MIMO）雷达提供，该雷达由四个发射端口和四个接收端口组成。因此，在该系统中不需要传统的物理或合成孔径阵列中所必需的机械扫描部件和移相器。实验结果表明，原型的有效性，进行成功的三维重建的T形金属目标。
2018-07-28 eess.SP physics.app-ph
Imageless Contraband Detection Using a Millimeter-Wave Dynamic Antenna Array via Spatial Fourier Domain Sampling
本文提出一种基于75 GHz旋转动态天线阵列的无图像违禁品检测方法，通过在二维傅里叶域欠采样捕获尖锐边缘特征以保护隐私，实验对衣物下隐蔽金属枪形物体的检测准确率和F1分数均达0.986，且仅需211 ms完成决策。
2024-06-09 eess.SP
Near-Field Millimeter-Wave Imaging via Circular-Arc MIMO Arrays
毫米波成像在隐蔽武器探测中有着广阔的应用前景。我们提出了一种圆弧形多输入多输出（MIMO）阵列方案，发射和接收天线沿水平圆弧方向均匀分布，同时沿垂直方向扫描。与线性或平面MIMO阵列相比，圆弧MIMO阵列的天线波束可以提供更均匀的成像场景覆盖。在此基础上，提出了一种基于空间频域处理的近场三维成像算法，分析了采样准则和分辨率。数值模拟，以及与反投影（BP）算法的比较，显示所提出的方法的有效性。
2021-02-26 eess.SP
Millimeter-Wave Communication Testbed Using Digital Coding Dynamic Metasurface Antenna: Practical Design and Implementation
本文设计并实现了一个基于数字编码动态超表面天线（DMA）的60 GHz毫米波通信测试平台，利用FPGA控制实现实时波束控制，成功演示了62 GHz下的QPSK视频传输及多波束同时传输，为集成感知与通信（ISAC）提供了平台。
2025-08-05 eess.SP
LuMaMi28: Real-Time Millimeter-Wave Massive MIMO Systems with Antenna Selection
本文介绍了LuMaMi 28，一个实时的28 GHz的大规模多输入多输出（MIMO）的测试床。在该测试平台中，基站具有16个具有全数字波束成形架构（具有不同的预编码算法）的收发器链，并同时支持具有空间复用的多个用户设备（UE）。UE配备有用于实时天线选择的波束可切换天线阵列，其中从四个预定义波束中选择具有最高信道幅度的一个。对于波束可切换天线阵，我们考虑了两种不同波束宽度和不同峰值增益的UE天线。基于此测试平台，我们提供了毫米波（mmWave）大规模多输入多输出性能在不同的现实生活场景与静态和移动UE的测量结果。我们探索毫米波大规模多输入多输出系统的天线选择的基础上测量的信道数据的潜在好处，并讨论通过实时测量的性能结果。
2021-09-07 cs.IT eess.SP math.IT
Blind Diagnosis for Millimeter-wave Large-scale Antenna Systems
毫米波（mmWave）通信系统依赖于大规模天线阵列来对抗毫米波频带处的大路径损耗。由于硬件特性和部署环境，毫米波大规模天线系统容易受到天线元件阻塞和故障的影响，这需要诊断技术来定位故障天线元件以进行校准。当前的诊断技术需要信道状态信息（CSI）的全部或部分知识，这在存在天线故障的情况下获取可能具有挑战性。在这封信中，我们提出了一种盲诊断技术来识别毫米波大规模天线系统中的故障天线元件，它不需要任何CSI知识。通过联合利用毫米波信道和故障模式的稀疏性，我们首先将诊断问题表示为联合稀疏恢复问题。然后，原子范数的引入，导致毫米波信道的稀疏性在连续傅立叶字典。提出了一种基于交替方向乘子法（ADMM）的求解该问题的有效算法。最后，所提出的技术的性能进行了评估，通过数值模拟。
2021-03-12 cs.IT cs.SY eess.SP
Millimeter-Wave Path Loss at 73 GHz in Indoor and Outdoor Airport Environments
本文提出了两个大尺度衰落路径损耗模型的基础上，室内和室外信道测量在73 GHz。视线毫米波传播测量活动是在机场环境的室内和室外环境中进行的，即，博伊西机场在不同的接收天线高度处，使用具有24 dBi增益的定向发射和接收天线进行信道测量。从测量数据中，我们得到了两个路径损耗模型的参数，即，近距离参考距离模型（CIM）和浮动截距模型（FMT）。结果表明，从CIM估计的路径损耗指数是非常接近的自由空间路径损耗模型，而双折射提供了一个更好的拟合测量数据。
2019-06-25 eess.SP
Diversity Analysis of Millimeter-Wave OFDM Massive MIMO Systems
分析了毫米波大规模多输入多输出（MIMO）系统中采用正交频分复用（OFDM）的分布式天线子阵的分集增益。我们表明，分集增益取决于发送的数据流的数量，远程天线单元的数量，和RAU之间的传播路径的数量。此外，我们表明，通过使用比特交织编码多波束形成（BICMB），可以实现最大的分集增益在分布式天线子阵列系统。在这两种情况下的假设是，在发送器和接收器处的天线的数量足够大，并且信道状态信息（CSI）在发送器和接收器处是已知的。
2021-05-10 cs.IT eess.SP math.IT
Impacts of Real Hands on 5G Millimeter-Wave Cellphone Antennas: Measurements and Electromagnetic Models
移动电话要想进入市场，就必须在时变无线电环境中，特别是在毫米波通信中，能够稳定地工作。人的手和手指引起手机的物理环境的显著变化，这在很大程度上影响通信质量。在本文中，真实的手和手机天线的电磁模型的开发，并验证其有效性，通过测量首次在文献中。设计了$28$和$39$ ~GHz的参考手机天线阵列。通过近场扫描的两个原型，首先在自由空间的天线测量系统的校准和建立简化的模型的手机阵列的辐射特性进行评估。接下来，用真实的手建立辐射测量，以便将它们与手和阵列的简化模型之间的相互作用的电磁模拟进行比较。比较结果表明，在球面覆盖方面非常一致，表明手和天线阵列模型以及测量方法的有效性。测量的可重复性是在中值水平的球形覆盖的累积分布方面的$0.5$ ~dB差。
2022-08-03 cs.SY eess.SP eess.SY
Millimeter Wave Channel Estimation for Lens based Hybrid MIMO with Low Resolution ADCs
与毫米波（mmWave）频率通信相关联的高路径损耗可以通过诸如多输入多输出（MIMO）系统的大规模天线阵列来补偿。实现了使用较少射频链的混合波束成形架构，以降低功耗和硬件复杂度，同时仍然支持多流通信。我们提出了一种有效的期望最大化（EM）为基础的毫米波信道估计器的基于透镜的混合MIMO系统与低分辨率采样在接收机。研究了基于透镜的波束形成器，以提供增加的天线增益和降低的实现复杂度，因为传统的波束选择网络被排除在外。在模数转换器处实现低分辨率采样以降低功耗。所提出的解决方案与一个强大的最大后验估计的EM算法的基础上进行更好的比传统的EM方法和最小均方误差基线在中高信噪比区域。
2022-11-15 eess.SP
Multi-User Provisioning in Millimeter-Wave Urban Cellular Networks
在本文中，我们提出了第一个全面的研究毫米波（mm波）城市蜂窝网络的多用户容量，使用特定站点的射线跟踪传播数据和现实的天线阵列模式。我们比较TDMA和SDMA（时分和空分多址，分别）不同的网络场景和天线配置的性能。我们提出了一个贪婪的启发式算法来解决网络范围内的定向链路分配问题，从而估计多用户毫米波网络的可达容量和覆盖范围。我们的研究结果表明，小区间的干扰是可以忽略不计的，所以TDMA的性能是严格限制空中分时共享。相比之下，SDMA的主要限制因素是小区内干扰，强调实际天线阵列旁瓣的影响。尽管如此，SDMA在平均UE吞吐量方面显著优于TDMA，使用8x8阵列时高达2Gbps。作为一个重要的设计见解，我们的研究结果表明，较大的基站天线阵列限制小区内干扰，同时补偿小UE阵列，降低成本和波束成形的要求，在实际的SDMA网络。我们的分析还表明，在实际的混合波束成形架构中，有限数量的天线子阵列可能会迫使SDMA丢弃具有良好覆盖的UE，突出了基站密集化和天线资源之间的权衡。
2020-02-04 cs.NI eess.SP
Device-Agnostic Millimeter Wave Beam Selection using Machine Learning
在基于机器学习的用户波束选择领域中的大多数研究考虑模型提出适当用户波束的结构。然而，这种设计需要针对每个用户设备波束码本的特定模型，其中针对具有特定码本的设备学习的模型不能被重新用于具有不同码本的另一设备。此外，该设计需要用于每个天线放置配置/码本的训练和测试样本。本文提出了一种设备不可知的波束选择框架，利用上下文信息提出适当的用户波束使用通用模型和后处理单元。通用神经网络预测潜在的到达角度，并且后处理单元基于特定设备的码本将这些方向映射到波束。所提出的波束选择框架对于具有在训练数据集中看不见的天线配置/码本的用户设备工作良好。此外，所提出的通用网络可以选择使用具有不同天线配置/码本的样本混合的数据集进行训练，这大大减轻了有效模型训练的负担。
2022-11-22 eess.SP
An Evaluation of Distortion and Interference Sources originating Within a Millimeter-wave MIMO Testbed for 5G Communications
本文提出了一种评估失真和干扰源，即谐波失真和天线串扰，起源于一个2 × 2毫米波（毫米波）多输入多输出（MIMO）的测试平台。通过对构建的测试平台的深入了解获得的经验可以被馈送到未来的毫米波大规模多输入多输出测试平台的设计中。
2018-09-19 eess.SP
Enabling In-Band Coexistence of Millimeter-Wave Communication and Radar
在毫米波（mmWave）频率下可用的宽带宽已经为无线通信系统和雷达等提供了令人兴奋的潜力。通信系统可以提供更高的速率并支持更多具有毫米波频带的用户，而雷达系统可以受益于更高分辨率的捕获。这导致毫米波频谱的部分将被通信和雷达两者占用的可能性（例如，60 GHz工业、科学和医疗（ISM）频带）。这种潜在的共存激发了本文的工作，在本文中，我们提出了一种设计，可以使同时，带内操作的通信系统和雷达系统在相同的毫米波频率。为了实现这一壮举，我们减轻了干扰，否则将引起利用毫米波通信系统中提供的众多天线。密集的天线阵列使我们能够避免空间干扰，即使在毫米波通信系统经常施加的混合波束成形约束下也是如此。仿真结果表明，我们的设计充分使毫米波雷达和通信系统的同时，带内共存。
2019-11-25 eess.SP
Millimeter-Wave UAV Coverage in Urban Environments
随着对无人机毫米波连接的兴趣日益增长，一个基本问题是针对地面用户的网络是否也可以提供足够的空中覆盖。为了评估这种可能性，本文提出了一种新的评估方法，使用生成模型训练详细的光线跟踪数据。这些模型捕捉复杂的传播特性，可以很容易地结合天线和波束成形的假设。使用这些模型进行的大量模拟表明，在典型的微蜂窝密度下，标准（街道水平和向下倾斜）基站确实可以提供令人满意的无人机覆盖范围。有趣的是，通过天线旁瓣和强反射的结合，覆盖是可能的。在稀疏部署的情况下，仅在逐渐升高的高度上保证覆盖。额外的专用（屋顶安装和向上倾斜）基站可以加强覆盖范围，前提是其密度与标准部署的密度相当，并有助于后者的稀疏部署。
2021-05-19 eess.SP
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
Phase noise in modular millimeter wave massive MIMO
本文研究了当基站天线数量增加时，振荡器相位噪声对多用户毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）上行链路的影响。我们考虑一个模块化的方法，其中基站采用一个阵列的子阵列，或“瓦片”。每个瓦片支持固定数量的天线，因此可以使用单独的射频集成电路（RFIC）实现，通过在每个瓦片中采用锁相环来实现瓦片之间的同步，以通过锁定到公共的较低频率参考时钟来合成载波频率的片上振荡器。假设线性最小均方误差（LMMSE）多用户检测，我们提供了一个分析框架，可用于指定所需的功率谱密度（PSD）掩模相位噪声的目标系统性能。我们对LMMSE接收机输出端的相位噪声的分析表明了两种不同的影响：每个用户的自噪声与瓦片的数量成反比，用户之间的串扰对瓦片的数量不敏感，并且与负载因子成正比。这些分析预测，验证了针对每用户数据速率为10 Gbps的140 GHz系统的模拟，表明平铺是一种强大的扩展方法。我们提出的设计方法的数值结果产生相对宽松的相位噪声PSD掩模的规格。
2019-10-21 eess.SP
Energy Efficiency Maximization in Millimeter Wave Hybrid MIMO Systems for 5G and Beyond
在毫米波（mmWave）频率处，多输入多输出（MIMO）系统中的硬件组件的较高成本和功耗不允许利用用于每个天线的单独射频（RF）链完全在基带处进行波束成形。在这种情况下，为了实现空间复用，混合波束成形（其使用移相器将较少数量的RF链连接到大量天线）是具有成本效益和节能的替代方案。本文介绍了我们对完全自适应收发器的研究，这些收发器在逐帧的基础上调整其行为，以便毫米波混合MIMO系统始终以最节能的方式运行。基于穷举搜索的蛮力方法是计算密集型的，所以我们研究了分数规划作为一种低成本的替代方案来解决问题，最大限度地提高能源效率。性能结果表明，与涉及仅模拟或仅数字信号处理解决方案的基线情况相比，所得到的毫米波混合MIMO收发器实现了显著改善的能效结果，并且显示了与蛮力方法的性能折衷。
2020-03-26 eess.SP
IRS-Assisted Millimeter-wave Massive MIMO with Transmit Antenna Selection for IoT Networks
提出了一种基于智能反射面（IRS）辅助的毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统，该系统采用正交空时分组码（OSTBC）进行发射天线选择（TAS）。该系统将TAS和IRS与用于60 GHz毫米波通信的混合模拟-数字波束成形（HBF）相结合，以利用TAS、OSTBC、模拟波束成形（ABF）和发射数字预编码技术的优点。然而，所提出的系统，受益于OSTBC方案的发射分集增益以及波束形成器和IRS技术的信噪比（SNR）增益。仿真结果表明，采用迫零预编码技术的TAS-OSTBC系统性能优于采用OSTBC方案的TAS系统。此外，由于提供了波束成形增益，随着天线阵元数量的增加，比特出错率（BER）性能显著改善。此外，增加反射元件的数量进一步增强了误差性能。仿真结果还表明，采用混合预编码的TAS-OSTBC系统比采用ABF的TAS-OSTBC系统具有更好的误码率性能，而采用IRS辅助的系统性能明显优于不采用IRS技术的传统系统。这使得所提出的IRS辅助系统成为物联网（IoT）网络的有吸引力的解决方案。
2022-12-12 cs.IT eess.SP 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
mmWave Wearable Antenna for Interaction with VR Devices
针对VR设备现有交互方式在暗光环境表现不佳的问题，本研究开发了一种工作在24GHz ISM频段的毫米波可穿戴天线，通过低损耗聚酯织物和光滑涂层降低损耗，实现了不受光照限制的便捷行为追踪。
2024-04-19 cs.HC eess.SP
A Millimeter-Wave Self-Mixing Array with Large Gain and Wide Angular Receiving Range
提出了自混合天线阵的概念，并分析了其在宽角度范围内的大增益的有益行为。通过具有大单元间隔的天线阵列获得大增益，其中所有阵列单元信号在整个角度接收范围上近似相干地组合。该功能通过自混合原理实现，其中通过中频（IF）阵列因子导出精确描述。为了验证的目的，4 × 2自混合阵列的制造和测量的频率范围从34 GHz到39 GHz。为实现大带宽、宽角度接收，研制了一种多谐振毫米波微带贴片天线。宽波束宽度是通过两个寄生贴片和适当的谐振模式的辐射特性实现的。接收信号的自混频在每个天线元件处通过具有优化的操作点的肖特基二极管来实现。下变频的阵列元件信号然后在IF处被组合和测量。与传统的阵列馈电技术相比，接收功率在大角度范围上显著增加。仿真结果通过测量进行了验证，显示出非常好的一致性。
2022-06-23 eess.SP physics.app-ph
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
Principal Component Analysis Based Broadband Hybrid Precoding for Millimeter-Wave Massive MIMO Systems
混合模数预编码对于宽带毫米波（mmWave）大规模MIMO系统是具有挑战性的，因为模拟预编码器是频率平坦的，但mmWave信道是频率选择性的。在本文中，我们提出了一种基于主成分分析（PCA）的宽带混合预编码器/组合器的设计，其中全连接阵列和部分连接子阵列（包括固定和自适应子阵列）的研究。具体而言，首先基于PCA设计全连接阵列和固定子阵列的混合预编码器/合路器，从而在最优高维频率选择性预编码器/合路器的基础上获得低维频率平坦预编码器/合路器。同时，我们提出的PCA方法的近最优性从理论上证明。此外，对于自适应子阵，提出了一种低复杂度的共享凝聚层次聚类算法来分组天线，以进一步提高频谱效率（SE）性能。此外，我们从理论上证明了所提出的天线分组算法只取决于慢时变的信道参数在大天线的限制。仿真结果表明，所提出的解决方案优于国家的最先进的计划，在SE，能源效率（EE），误码率性能，以及对时变信道的鲁棒性。结果表明，自适应子阵的效率优于全连接阵，而固定子阵的效率仅适用于无源天线。
2020-06-11 cs.IT eess.SP math.IT
A Robotic Antenna Alignment and Tracking System for Millimeter Wave Propagation Modeling
Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Purdue University（普渡大学）；United States Naval Academy（美国海军学院）
在本文中，我们讨论了一个滑动相关器信道探测器的设计，28 GHz的传播建模在美国国家科学基金会粉末试验台在盐湖城，UT。波束对准是通过一个完全自主的机器人天线跟踪平台机械实现的，该平台使用商用现成组件设计。配备了Apache Zookeeper/Kafka管理的容错订阅框架，我们展示了27.8 ms的跟踪响应时间，以及优于最先进的机械波束控制系统的可扩展性。通过实时运动学校正流的增强，我们的地理定位子系统实现了17厘米的3D精度，而我们的主轴定位子系统在偏航和俯仰运动中实现了1.1度的平均精度。最后，通过促进远程编排（通过托管容器），不受限制的旋转（通过封装）和实时定位可视化（通过Dash/MapBox），我们展示了一个经过验证的原型非常适合V2X测量。
2021-10-14 cs.RO cs.SY eess.SP
Millimeter-Wave Massive MIMO Testbed with Hybrid Beamforming
大规模多输入多输出（MIMO）技术在毫米波（mmWave）频段获得大阵列增益至关重要。然而，存在实际的挑战，例如在这样的系统中的高硬件成本和功耗。这些问题的一个有前途的解决方案是采用混合波束成形架构。这种架构的收发器（TRx）链的数量比天线总数少得多，从而实现了成本和能量高效的系统。在本文中，我们提出了一个实时毫米波（28 GHz）大规模多输入多输出测试床与混合波束成形。该测试平台具有用于波束选择的64天线/16 TRx单元，可以以模块化方式扩展到更大的阵列尺寸。为了在真实传播环境中测试从基带处理算法到调度和波束选择的所有内容，我们将基于软件定义无线电技术构建的现有100天线/100 TRx大规模多输入多输出测试平台（低于6 GHz）的功能扩展到灵活的毫米波大规模多输入多输出系统。
2020-12-02 cs.IT eess.SP 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
Analyzing the Trade-offs in Using Millimeter Wave Directional Links for High Data Rate Tactile Internet Applications
超低延迟和高可靠性通信是触觉互联网（TI）的两个定义性特征。然而，一些TI应用还需要视听信息的高数据速率传输以补充触觉数据。使用毫米波（mmWave）通信是高数据速率TI应用的一个有吸引力的选择，这是由于在mmWave频带中的大带宽的可用性。此外，毫米波无线电接入对于获得TI系统中的高可靠性所需的空中接口分集也是有利的，因为毫米波信号传播与亚6GHz传播显著不同。然而，在毫米波系统中使用窄波束宽度使得它们容易受到链路误操作引起的不可靠性和高访问延迟的影响。在本文中，我们分析了窄波束宽度天线的高增益和相应的敏感性之间的权衡毫米波链路中的未对准。为了减轻随机天线错位的影响，我们提出了一个波束宽度自适应方案，显着稳定的链路吞吐量性能。
2019-09-09 cs.NI eess.SP
Full-Duplex Millimeter Wave MIMO Channel Estimation: A Neural Network Approach
本文研究全双工毫米波MIMO系统中的信道估计问题，提出基于神经网络的方法，通过共享导频资源降低开销，并利用NN映射解决分离天线配置下TX阵列信道估计的挑战。
2024-06-18 cs.IT eess.SP math.IT
Fast Antenna and Beam Switching Method for mmWave Handsets with Hand Blockage
许多运营商一直看好毫米波（mmWave）通信在第五代（5G）移动宽带中的作用，因为它能够提供极高的数据速度和容量。然而，毫米波带来了与显著高的路径损耗和对阻塞的敏感性相关的挑战。特别地，当毫米波通信被应用于移动终端设备时，由于猖獗的手阻塞，通信可能频繁中断。尽管许多手机公司建议在手机上的不同位置配置多组天线模块来规避这个问题，但是通过同时打开多组天线模块来识别最佳天线模块和波束对会导致过度功耗和设备成本的问题。在这项研究中，提出了一种快速的天线和波束切换方法，称为快速ABS。在该方法中，仅一个天线模块用于接收以预测其他天线模块的最佳波束。因此，可以快速地选择未屏蔽的天线模块及其对应的波束对进行切换，以避免由于手阻塞而导致的通信质量差或断开的问题。深入的分析和广泛的模拟，其中包括推导相关的Cramér-Rao下限，表明快速ABS的性能接近的oracle解决方案，可以即时识别其他天线模块的最佳波束，即使在复杂的多径场景。此外，Fast-ABS在软件定义无线电上实现，并集成到5G新无线电物理层中。空中实验表明，Fast-ABS可以实现高效和无缝连接，尽管手阻塞。
2021-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
Message passing-based link configuration in short range millimeter wave systems
典型的可穿戴设备和数据中心设置中的毫米波（mmWave）通信是短距离的。由于在短距离场景中发射器与接收器之间的距离可与天线阵列的长度相当，因此信道的常见远场近似可能不适用。因此，在远场设置中导致稀疏信道表示的字典可能不适合短距离。在本文中，我们开发了一种新的框架，利用短距离毫米波信道的结构。所提出的方法将信道分成几个子信道，可以应用远场近似。然后，使用消息传递来利用不同子通道内和跨不同子通道的结构。我们展示了如何天线阵列的几何形状的信息可以用来设计信息传递的因素，将结构跨连续的子信道。仿真结果表明，我们的框架可以用来实现更好的波束对准与更少的信道测量相比，标准的基于压缩感知的技术，不利用跨子信道的结构。
2019-07-11 cs.IT eess.SP math.IT
Beam Designs for Millimeter-Wave Backhaul with Dual-Polarized Uniform Planar Arrays
本文提出了毫米波（mmWave）多输入多输出（MIMO）回程系统的发射和接收基站的双极化天线的均匀平面阵列（UPA）的混合波束成形设计。所提出的波束成形设计是考虑到双极化UPA结构来近似最优地解决优化问题。基于优化问题的解，本文证明了由具有相同最优性的最优单极化波束形成器生成最优双极化波束形成器的可能性。作为具体的例子，分别考虑了平方误差和内积的大小作为优化准则。为了优化所提出的波束形成器，需要部分信道信息，并且还提出使用低开销导频序列来计算出所需的信息。仿真结果表明，在双极化天线的UPA覆盖范围内，所设计的波束形成器具有最均匀的增益（以平方误差为准则）或最高的平均增益（以内积的大小为准则）。
2020-03-11 cs.IT eess.SP math.IT
Fading Margins for Large-Scale Antenna Systems
移动电话运营商已经开始推出5G网络，部署大规模多输入多输出基站。商业产品系列从连接到大型天线系统的16个独立无线电链开始，以利用信道硬化和有利的传播，以获得更高的频谱效率。在这项工作中，累积分布函数描述考虑空间和频谱分集的大规模天线系统的增益评估经验方面的衰落裕度和分析的最大分集参考系统相比。这允许简单地调查部署大小和利用通道硬化之间的权衡。对于所考虑的特定于站点的测量数据，利用大于32个天线元件的系统收获很少的额外分集。
2021-02-19 cs.IT eess.SP 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
