Non-uniform array design for robust LoS MIMO via convex optimization
研究了视距（LoS）发射环境下的多输入多输出（MIMO）系统的阵列设计问题。由于发射机（Tx）和接收机（Rx）的均匀阵列配置仅在特定发射距离下才是最佳的，因此它们会导致发射距离范围内的频谱效率降低。为此，联合设计的非均匀Tx和Rx阵列朝向最大限度地提高最小容量的一个LoS MIMO系统在整个范围内的传输距离进行了研究。通过引入凸松弛，联合Tx和Rx阵列设计被转换为凸优化问题，该问题以迭代方式求解。此外，我们还实现了一个本地搜索，以获得一个精致的解决方案，实现了改善的性能。结果表明，我们提出的方法设计的非均匀配置优于文献中的容量和/或复杂性方面的均匀和非均匀阵列设计。
2023-02-14 eess.SP
Super-Resolution Channel Estimation for Arbitrary Arrays in Hybrid Millimeter-Wave Massive MIMO Systems
针对毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统，研究了在实际硬件条件限制下（包括任意阵列和混合硬件结构）的有效信道估计技术。本文采用基于角度的方法，通过Jacobi-Anger近似，将非理想、非均匀的阵列流形转换为具有理想均匀几何结构的虚拟阵列域，以便于超分辨角度估计和信道捕获。因此，开发了基于结构的优化技术，以在短的感测时间内有效地估计信道协方差和瞬时信道状态信息（CSI）。特别地，利用信道路径角和路径增益的时变差异，设计了一种两步CSI估计方案，可以快速感知衰落信道。所提出的技术在采样效率方面的基本限制的理论结果。为了提高计算效率，通过乘子交替方向法提出了一种快速迭代算法。其他相关的问题，如假峰消除非均匀线性阵列和扩展到高维情况下也进行了讨论。仿真结果验证了所提方法在任意阵列混合毫米波大规模多输入多输出系统中的有效性。
2019-07-16 eess.SP
Angle Estimation of a Single Source with Massive Uniform Circular Arrays
本文针对大规模均匀圆阵提出一种低复杂度的单源二维DOA估计方法，通过角度量化和协方差比较获得方位角，再用显式公式估计俯仰角，适用于实时处理且对非均匀噪声具有鲁棒性。
2025-07-17 eess.SP
Direction Finding in Partly Calibrated Arrays Exploiting the Whole Array Aperture
本文研究了部分校准阵列的测向问题，即子阵间存在位置误差的分布式子阵。关键的挑战是在存在位置误差的情况下提高角分辨率。现有的子空间分离和稀疏恢复等算法需要依赖多个快拍，增加了数据传输的负担和处理延迟。因此，我们的目标是提高角分辨率，只使用一个单一的快照。为此，我们利用部分校准阵列的信号的正交性。特别地，我们将信号模型转化为一种特殊的多测量模型，证明了在这种模型中源信号之间存在近似正交性，然后使用盲源分离来利用这种正交性。仿真和实验结果均表明，该算法具有与阵列孔径成反比的高角分辨力，且无位置误差。
2022-12-09 eess.SP
Spherical Antenna Arrays for Future Communications: Principles, Applications, and Research Directions
National Mobile Communications Research Laboratory, School of Information Science and Engineering, Southeast University（东南大学信息科学与工程学院移动通信国家重点实验室）
针对6G需求，球面天线阵列通过三维全覆盖和高角分辨能力，替代传统线性与平面阵列，探讨其结构、应用及研究挑战。
2026-04-08 eess.SP
The ECME Algorithm Using Factor Analysis for DOA Estimation in Nonuniform Noise
本文提出基于ECME算法改进的MLFA方法，用于非均匀噪声下的DOA估计，具有更快收敛速度和更易达到全局最优解的特点。
2026-01-03 eess.SP stat.AP stat.CO
Optimized Frequency-Diverse Movable Antenna Arrays for Directional Secrecy in Wireless Systems
针对同方向窃听导致可动天线阵列保密性能受限的问题，提出将MA阵列与FDA结合的联合优化方法，通过推导最优天线位置和频移的闭式解，显著提升了合法接收机方向对齐窃听场景下的保密性能。
2025-06-30 eess.SP
A Multi-View Low-Latency Direction-Sensing for Low-Altitude Network via a Multi-Armed Array
针对低空网络方向感知的精度与时延矛盾，提出多臂阵列及两种融合方法，结合CRLB验证，实现低时延下的稳定高精度感知。
2026-11-10 eess.SP
Rotatable Antenna-array-enhanced Direction-sensing for Low-altitude Communication Network: Method and Performance
Hainan University（海南大学）；Nanjing University of Science and Technology（南京理工大学）；Southeast University（东南大学）；University of Kent（肯特大学）
本文提出一种可旋转阵列方向感知方法，通过考虑每个元素的指向性模式，提升远距离目标方向感知的准确性与性能。
2026-04-03 eess.SP
Direction of Arrival Estimation for Non-Coherent Sub-Arrays via Joint Sparse and Low-Rank Signal Recovery
从相干天线阵获得的单个快照中估计多个源的到达方向（DOA）是一个众所周知的问题，这可以通过稀疏信号重构方法来解决，其中DOA是从恢复的高维信号的峰值估计的。在本文中，我们考虑一个更具挑战性的DOA估计任务，其中阵列由非相干子阵列组成（即，由于使用低成本的非同步本地振荡器而观测到不同的未知相移的子阵列）。我们将此问题转化为一个联合稀疏低秩矩阵的重构问题，并解决了其凸松弛问题。虽然波达方向可以估计从凸问题的解决方案，我们进一步表明如何获得改善，如果不是一个估计从这个解决方案的相移，创建“相位校正”的意见，并应用另一个最终（平原，相干）稀疏的DOA估计。数值实验表明，该方法优于基于非相干处理的子阵以及其他基于稀疏性的方法的策略。
2020-11-04 eess.SP
Using Received Power in Microphone Arrays to Estimate Direction of Arrival
提出一种基于麦克风阵列接收功率的DOA估计方法，将问题转化为线性回归框架，通过训练阶段估计麦克风方向灵敏度作为指纹，并利用傅里叶级数建模实现实时估计，实验表明其性能良好。
2023-05-04 eess.SP
Theoretical Investigation of Nonclassical Directional Emission in 1D and 2D Quantum-Dot Antenna Arrays and Quantum DoA Estimation
National Institute of Technology Rourkela（印度理工学院鲁尔基分校）
该研究纠正了量子点阵列定向辐射不对称性的错误解释，提出量子天线判据，推导相关理论界并修正参数，其结果经数值验证，为量子天线及量子到达角估计提供理论支撑。
2026-10-14 eess.SP
DoA Estimation with Sparse Arrays: Effects of Antenna Element Patterns and Nonidealities
Tampere University（坦佩雷大学）
本文研究了稀疏阵列在方向估计中的性能，发现使用方向性天线元件可显著提升精度和覆盖距离。
2025-11-28 eess.SP
Dir-MUSIC Algorithm for DOA Estimation of Partial Discharge Based on Signal Strength represented by Antenna Gain Array Manifold
巡检机器人广泛应用于智能电网变电站监测领域，局部放电是设备绝缘状态的重要标志。采用传统波束形成和到达时间差（TDOA）的PD波达方向（DOA）算法需要大规模天线阵列和高计算复杂度，这使得它们难以在检测机器人上实现。针对这一问题，提出了一种基于信号强度的定向多信号分类（Dir-MUSIC）PD测向算法，并设计了一种小型化定向螺旋天线圆阵。首先，推导了基于阵列流形特征的Dir-MUSIC算法。该方法利用信号强度信息而不是时差信息，降低了计算难度和对阵列尺寸的要求。其次，通过仿真详细讨论了信噪比和阵列流形误差对算法性能的影响。然后根据定位要求，对天线阵及其排列方式进行了设计和优化，仿真结果表明，该算法在6阵元形式下具有可靠的测向性能。最后，通过实际场景中所设计的螺旋圆阵来验证算法的有效性。实验结果表明，局部放电测向误差为3.39°，能够满足变电站巡检机器人局部放电方位估计的需要。
2022-04-19 eess.SP
Direction Finding of Electromagnetic Sources on a Sparse Cross-Dipole Array Using One-Bit Measurements
稀疏阵列排列由于可以增加识别更多源的自由度而被广泛应用于矢量传感器阵列。对于大尺寸稀疏矢量传感器阵列，通过使用低分辨率ADC，一位测量可以进一步降低接收机系统的复杂性。本文提出了一种利用稀疏交叉偶极子阵进行电磁源波达方向（DOA）估计的方法。在信源独立性假设的基础上，利用Bussgang定理建立了一比特观测量的协方差矩阵与未量化观测量的协方差矩阵之间的关系。然后，我们提出了一种基于空间平滑MUSIC（SS-MUSIC）的方法，一位MUSIC（OB-MUSIC），来估计DOA。通过联合利用两个偶极子阵列的协方差矩阵，我们发现OB-MUSIC对极化状态是鲁棒的。我们还推导出所提出的方案的波达方向估计的克拉美-罗界（CRB）。此外，我们从理论上分析了源的独立性假设的适用性，这是所提出的方法和其他典型的方法的基础，并验证了在典型的通信应用中的假设。数值结果表明，在相同的阵元数下，一比特稀疏交叉偶极阵与未量化均匀线阵具有相当的性能，从而在DOA估计性能和系统复杂度之间取得了折衷。
2020-04-14 eess.SP
Direction-of-arrival estimation with conventional co-prime arrays using deep learning-based probablistic Bayesian neural networks
本文提出基于概率贝叶斯神经网络的超分辨率波达方向估计方法，用于传统互质阵列，通过捕获数据和模型不确定性，增强泛化能力并对非理想条件具有鲁棒性，仿真验证其性能优于确定性CNN模型。
2023-09-04 eess.SP
A Block Alternating Optimization Method for Direction-of-Arrival Estimation with Nested Array
本文在稀疏信号表示的框架下研究了嵌套阵列的波达方向估计问题。利用矢量化算子，建立了一种新的具有更宽虚拟孔径的实值非负稀疏信号恢复模型。为了利用著名的压缩感知算法，连续的参数空间必须离散到一些固定的网格点，这不可避免地引起离网间隙引起的建模误差。为了解决这个问题，提出了一种块交替优化方法，联合估计稀疏信号和细化网格点的位置。具体而言，受优化最小化的启发，所提出的方法迭代地最小化优化给定目标函数的代理函数，其中每次迭代仅更新单个变量块，而其余变量保持固定。所提出的方法具有负担得起的计算复杂性，数值试验证实其优越的性能相对于现有的替代品在超定和欠定的情况下。
2019-04-11 eess.SP
SPSA-Based Successive Beamforming for Mobile Satellite Receivers with Phased Arrays
高效、低复杂度的波束形成设计是采用相控阵移动接收机的卫星通信系统的重要组成部分。在这项工作中，我们采用的同时扰动随机逼近（SPSA）方法与连续的子阵列选择找到最佳的天线权重，最大限度地提高接收信号的功率在一个均匀的平面阵列（UPA）。所提出的算法是基于迭代梯度近似注入一些精心设计的扰动参数估计。此外，连续子阵列选择技术提高了基于SPSA算法的性能，并使它们对初始波束方向不太敏感。仿真结果表明，我们提出的算法可以实现有效和可靠的性能，即使在初始波束方向没有很好地对准卫星方向。
2021-04-19 eess.SP
Geometric Direction Finding on Dynamic Manifolds: Unambiguous DOA Estimation for Spatially Undersampled UWB Arrays
University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）
本文提出动态流形视角，通过高维空间中的连续流形曲线建模UWB信号观测，利用流形几何形状确定DOA，解决UWB电磁传感中空间欠采样、异步阵列相位和波束 squint 问题，实现无歧义高精度方向估计。
2026-03-24 eess.SP
On Antenna Array Out-of-Band Emissions
我们证实和扩展最近的研究在天线阵列发射机的带外发射的行为。具体而言，与多用户预编码，我们表明，发射总是波束成形的方向上的预期接收器，相反，在最近的文献中的一些索赔。此外，虽然也存在其他虚假的方向，我们表明，在预期的接收器的方向上的发射总是最强的。我们还表明，具有相互不同的非线性相位特性的功率放大器将降低不需要的发射的波束形成增益，随着相位偏差的增加，增益接近非相干组合极限。
2019-08-08 eess.SP
Joint Direction-of-Arrival and Time-of-Arrival Estimation with Ultra-wideband Elliptical Arrays
本文提出基于相位模式展开和近频率不变椭圆阵列的超宽带DoA/ToA联合估计方法，支持多种阵列几何与伪随机构型，并经仿真和暗室实验验证其准确、鲁棒。
2023-04-27 eess.SP
Wideband Millimeter-Wave Beam Training with True-Time-Delay Array Architecture
毫米波通信依赖于来自发射机和接收机两者的波束成形增益来补偿严重的传播损耗。为了获得足够的增益，需要波束训练来识别传播方向。波束训练的主要挑战来自于在增加阵列尺寸的情况下保持低开销。本文提出了一种新的单次波束训练技术，利用新兴的架构的真时间延迟（TTD）阵列。我们首先表明，TTD阵列有利于频率相关的波束转向。所提出的TTD阵列的训练过程然后通过使用单个射频链将不同的子载波复用到不同的探测方向来利用这一事实。我们推导出TTD阵列配置和物理层参数的条件，以实现用单个正交频分复用（OFDM）训练符号扫描整个角域。通过对空间编码子载波进行低复杂度的数字信号处理来实现高分辨率的传播方向估计。仿真结果表明，这种基于TTD阵列的方法需要的训练符号数量级比相控阵少。
2019-12-03 eess.SP
Partial Discharge Direction of Arrival Estimation in Air-insulated Substation by UHF Wireless Array and RSSI Maximum Likelihood Estimator
基于超高频（UHF）传感器阵列的空气绝缘变电站（AIS）局部放电（PD）快速检测和定位是电力设备监测的有效方法。目前采用的超高频局部放电到达时间差（TDOA）方法主要是利用电磁波信号的时间差。因此，系统需要高采样率和时间同步精度，导致高成本和大尺寸。在本研究中，使用UHF无线传感器阵列和接收信号强度指示器来研究AIS中PD DOA的可行性和准确性。首先，通过离线实验获得了所设计的UHF无线传感器阵列的功率方向图。然后，基于最大似然估计的PD DOA方法的统计方法被用来获得初步的DOA结果。最后，利用插值和聚类算法提高DOA估计的精度。进行了实验室检查。PD DOA的平均误差小于6°，性价比和便携性明显提高。
2020-10-16 eess.SP
Direction of Arrival Estimation and Phase-Correction for Non-Coherent Sub-Arrays: A Convex Optimization Approach
信源的波达方向（DOA）估计是航空航天、车载通信、定位和雷达中的一个重要问题。在本文中，我们考虑了一个具有挑战性的多源DOA估计任务，其中接收天线阵列由非相干子阵列组成，即，在每个快照处观测不同的未知相移的子阵列（例如，由于放弃了整个阵列上本地振荡器的同步要求）。我们将此问题转化为联合稀疏低秩矩阵的重构问题，并解决了此问题的凸松弛问题。为了更好地扩展优化复杂性与快照的数量比通用的求解器，我们设计了一个优化方案，基于集成的交替方向方法的乘数和加速的邻近梯度技术，利用问题的结构。虽然DOA可以从上述凸问题的解决方案估计，我们进一步展示了如何获得改进，如果相反，一个估计从这个解决方案只有子阵列的相移。这是使用另一个计算轻的凸松弛来完成的，它实际上是紧的。使用估计的相移，“相位校正”的意见，创建和最终的平原（“相干”）DOA估计方法可以应用。数值实验表明，所提出的策略比现有的方法的性能优势。
2022-02-15 eess.SP math.OC
Directional Modulation Design Based on Crossed-Dipole Arrays for Two Signals With Orthogonal Polarisations
定向调制（DM）是一种基于天线阵列的物理层安全技术，迄今为止在其设计中尚未考虑极化信息。为了增加信道容量，我们考虑利用极化信息，并且以相同的方向、相同的频率但以不同的极化同时发送两个不同的信号。这两个信号也可以被认为是一个复合信号，使用跨两个极化分集信道的四维（4-D）调制方案。本文基于正交偶极子阵列，设计了一组公共权系数，实现了对这种复合信号的定向调制，并通过实例验证了所提方法的有效性。
2018-01-01 cs.IT eess.SP math.IT
Movable-Antenna Array Enhanced Beamforming: Achieving Full Array Gain with Null Steering
本文研究可移动天线（MA）阵列增强波束成形，通过联合优化天线位置矢量和权重矢量，在期望方向实现全阵列增益并在非期望方向实现零点导向，推导了闭式最优解，性能优于传统固定位置天线阵列。
2024-03-24 cs.IT eess.SP math.IT
Sparse Array Design for Direction Finding using Deep Learning
United States DEVCOM Army Research Laboratory（美国DEVCOM陆军研究实验室）；University of Luxembourg（卢森堡大学）；Yokohama National University（横滨国立大学）
本文综述了基于深度学习的稀疏阵列设计方法在测向、认知雷达、无线通信和集成感知与通信中的应用，并通过数值实验比较其与模型优化方法的性能。
2023-08-08 cs.LG eess.SP
Ambiguities in Direction-of-Arrival Estimation with Linear Arrays
在本文中，我们提出了一种新的方法来计算模糊稀疏均匀线阵列，即，稀疏非均匀线性阵列，通过混合整数规划。当存在一组不同的到达方向时，模糊度就会出现，相应的导向矩阵是秩亏的，并且与非唯一的参数估计相关联。我们的方法使用杨表格，其中的一个子矩阵的导向矩阵有一个消失的行列式，这可以表示通过消失的单位根和。然后，这些消失和中的每一个对应于到达方向的模糊集合。我们推导出一种方法来枚举这样的模糊集，使用混合整数规划和目前的结果上的几个例子。
2021-10-20 cs.IT eess.SP math.IT
Study of List-Based OMP and an Enhanced Model for Direction Finding with Non-Uniform Arrays
Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro (PUC-Rio)（里约热内卢天主教大学）；Centre for Telecommunications Research (CETUC)（电信研究中心）；University of York（约克大学）
提出了一种改进的协阵变换模型（EDCTM）和一种基于列表的最大似然正交匹配追踪（LBML-OMP）算法，用于非均匀线性阵列（NLA）的波达方向估计。建议的EDCTM方法获得改进的估计时，Khatri-Rao产品为基础的模型被用来产生差异coarrays假设下的不相关的来源。在所提出的LBML-OMP技术中，对于每次迭代，基于字典和残差向量之间的相关最大化生成一组候选。然后，LBML-OMP选择最佳候选人的基础上，降低复杂性的渐近最大似然决策规则。仿真结果表明，改进的结果EDCTM在现有的方法和LBML-OMP优于现有的稀疏恢复算法，以及空间平滑多信号分类与NLA。
2021-05-08 cs.LG eess.SP
Study of Noncoherent Sparse Subarrays for Direction Finding Based on Low-Rank and Sparse Recovery
本文针对非相干DOA估计问题，提出基于低秩与稀疏恢复的MMV模型，并设计I型和II型稀疏子阵列构造策略，实验表明II型稀疏非相干阵列性能更优。
2024-02-24 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-Beam Forming with Movable-Antenna Array
针对传统固定天线阵列多波束成形需在增益与干扰间权衡的问题，提出联合优化可移动天线位置与权值的交替优化算法，在干扰约束下最大化多方向最小增益，性能显著优于传统方案及基准。
2023-11-07 cs.IT eess.SP math.IT
