Vehicle-to-Vehicle Millimeter-Wave Channel Characterization at 60 and 80 GHz
Brno University of Technology（布尔诺理工大学）；University of Southern California（南加州大学）；National Institute of Technology, Durgapur（杜尔加布尔国家理工学院）；Institute of Communications Systems, Military University of Technology（军事科技大学通信系统研究所）；Institute of Telecommunications, TU Wien（维也纳工业大学电信研究所）；AIT Austrian Institute of Technology（奥地利技术研究院）
本文研究了60和80GHz毫米波频段的车对车信道特性，通过时域信道探测器测量，分析了多径分量的时间演变及根均方时延扩展，揭示了不同频段下的信道特性差异。
2026-03-18 eess.SP
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
Millimeter-Wave V2X Channels: PropagationStatistics, Beamforming, and Blockage
5G毫米波（mmWave）技术因其宽带宽、宽视场感知和精确定位能力，被设想为下一代车联网（V2X）网络和自动驾驶汽车不可或缺的一部分。毫米波链路的可靠性可能由于移动信道的波束对准的困难以及由于毫米波发射器和接收器之间的阻塞效应而受到损害。在本文中，我们使用射线跟踪仿真研究了毫米波和亚6 GHz V2X通信的信道特性。我们提出的结果随时间变化的路径损耗，延迟扩展，和角度扩展存在的移动车辆的视线（LOS）和非LOS（NLOS）轨迹，分别。此外，我们还研究了当基站（BS）和用户设备（UE）能够动态调整波束方向和波束宽度时，延迟扩展和角度扩展的影响。最后，我们探讨了阻塞效应对所考虑的车辆轨迹在28 GHz的接收波束质量的影响。
2018-08-02 eess.SP
Joint Channel Estimation and Data Detection for Hybrid RIS aided Millimeter Wave OTFS Systems
对于高移动性通信场景，近年来出现的正交时频空间（OTFS）调制引入了新的时延-多普勒域信号空间，可以提供比传统正交频分复用系统更好的通信性能。研究了混合可重构智能表面（HRIS）辅助毫米波（mmWave）OTFS系统的联合信道估计和数据检测（JCEDD）。首先，设计了一种新型的传动结构。在所设计结构的试点持续时间内，部分HRIS元素交替激活。然后展示时域信道模型。其次，研究了时域HRIS接收信号模型和时延-多普勒域基站接收信号模型。第三，利用HRIS获取的信道参数，提出了一种HRIS波束形成设计策略。对于OTFS传输，我们提出了一种延迟-多普勒域上的JCEDD方案。在该方案中，消息传递（MP）算法的设计，同时获得等效的信道增益和数据符号。另一方面，信道参数，即，多普勒频移、信道稀疏度和信道方差通过期望最大化（EM）算法更新。通过迭代执行MP和EM算法，可以准确地捕获信道和未知数据符号。最后，仿真结果验证了我们提出的JCEDD方案的有效性。
2022-08-14 eess.SP
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
Millimeter Wave Beam Training: A Survey
在毫米波接入点（AP）和用户之间建立连接需要初始接入。在高频处的大的各向同性路径损耗可以通过使用高度定向的天线来减轻。然而，它使初始接入过程复杂化并增加了延迟，违背了5G系统的主要低延迟目标之一。波束训练算法被开发用于AP以及用于用户以快速找到期望的波束并且减少初始接入延迟。但是，由于中断事件、用户的移动性和睡眠周期，这些波束训练协议必须非常频繁地运行。
2018-09-28 eess.SP
Exploiting Simultaneous Low-Rank and Sparsity in Delay-Angular Domain for Millimeter-Wave/Terahertz Wideband Massive Access
采用大规模天线阵列的毫米波（mmW）/太赫兹（THz）宽带通信是用于实现大规模机器类型通信（mMTC）的第六代（6 G）无线网络的有前景的技术。为了减少接入时延和信令开销，设计了一种基于联合主动设备检测和信道估计（JADCE）的mmW/THz宽带大规模接入免授权随机接入方案。特别地，利用毫米波/太赫兹信道在延迟角域中同时具有稀疏和低秩结构的特点，通过应用复秩$L$矩阵与簇数$L$乘积的商几何，提出了两种多秩感知的JADCE算法.它被证明，所提出的算法需要更少的测量比目前已知的传统的同时稀疏和低秩恢复算法的测量上的界限。统计分析还表明，所提出的算法可以线性收敛到地面真理与低计算复杂性。最后，大量的仿真结果证实了所提出的算法在活动检测和信道估计的准确性方面的优越性。
2021-09-07 cs.IT eess.SP math.IT
Federated Learning Based Proactive Handover in Millimeter-wave Vehicular Networks
主动切换可以避免频繁的切换，减少切换时延，对维持毫米波车载网络中移动用户的服务质量（QoS）具有重要作用。为了减少训练主动切换学习模型的通信成本，我们提出了一个联邦学习（FL）框架。提出的FL框架可以适应每个用户的有限存储容量，增加参与FL的用户数量，并适应动态移动模式。仿真结果验证了所提出的FL框架的有效性。与反应式切换方案相比，该切换方案可以减少不必要的切换，同时提高用户的QoS。
2021-01-18 eess.SP
Multi-Frequency Channel Modeling for Millimeter Wave and THz Wireless Communication via Generative Adversarial Networks
现代蜂窝系统越来越多地依赖于在多个不连续频带中的同时通信，以实现宏分集和增加的带宽。多频通信在毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）频率中尤其重要，因为这些频带通常与较低频率耦合以实现鲁棒性。这些系统的评估需要统计模型，可以捕捉跨多个频率的信道路径的联合分布。本文提出了一种基于神经网络的多频双向统计信道模型训练方法。在所提出的方法中，每个被描述为一个多集群集，生成对抗网络（GAN）被训练来生成随机多集群配置文件，其中生成的集群数据包括集群的角度和延迟以及不同频率下的随机接收功率、角度和延迟扩展的向量。该模型可方便地应用于多频链路或网络层仿真。该方法被证明在28和140 GHz的训练从广泛的射线跟踪数据的城市微蜂窝链路建模。该方法使最小的统计假设和实验表明，该模型可以捕捉有趣的频率之间的统计关系。
2022-12-22 eess.SP
Joint Delay-Phase Precoding Under True-Time Delay Constraints in Wideband Sub-THz Hybrid Massive MIMO Systems
针对宽带 sub-THz 混合大规模 MIMO 的波束斜视问题，提出纳入 TTD 实际时延约束的 TTD-PS 联合优化框架，并给出达到目标阵列增益所需的最少 TTD 数量。
2024-10-29 eess.SP
Reinforcement Learning-based Joint User Scheduling and Link Configuration in Millimeter-wave Networks
在本文中，我们开发的算法联合用户调度和三种类型的毫米波链路配置：中继选择，码本优化，毫米波（mmWave）网络中的波束跟踪。我们的目标是设计一个在线控制器，动态调度用户和配置他们的链接，以最大限度地减少系统延迟。为了解决这个复杂的调度问题，我们将其建模为一个动态决策过程，并开发了两个基于强化学习的解决方案。第一种解决方案基于深度强化学习（DRL），其利用近端策略优化来训练基于神经网络的解决方案。由于DRL潜在的高样本复杂性，我们还提出了一个经验的多臂强盗（MAB）为基础的解决方案，它分解成一系列的子动作的决策过程，并利用经典的最大权重调度和汤普森采样来决定这些子动作。我们的评估所提出的解决方案证实了其有效性，提供可接受的系统延迟。它还表明，基于DRL的解决方案具有更好的延迟性能，而基于MAB的解决方案具有更快的训练过程。
2022-10-24 cs.NI eess.SP
Structured Two-Stage True-Time-Delay Array Codebook Design for Multi-User Data Communication
本文提出结构化两级真时延码本设计，利用阶梯式TTD架构实现子带到角度的量化映射，生成子带特定波束以支持宽带多用户通信。
2023-11-15 eess.SP
Stability Analysis of Simple and Online User Association Policies for Millimeter Wave Networks
在毫米波（mmWave）网络中，用户关联（决定给定用户应该与哪个基站（BS）关联的过程）是影响网络中的用户所看到的吞吐量和延迟性能以及每个BS处的负载量的关键过程。在现有的研究文献中，用户关联策略的稳定区域，即，对于毫米波网络的任何用户关联策略，用户关联策略使网络稳定的用户到达速率的集合还没有被分析地表征。本文研究了毫米波网络中的用户关联问题，比较了基于信噪比（SNR）、基于吞吐量、基于负载和混合四种用户关联策略的性能。所有这些政策都很简单，易于实施，分布式和在线。我们使用一个连续时间马尔可夫链（CTMC）模型和李雅普诺夫函数技术分析上述四个用户关联策略的稳定区域。我们还评估了上述四种用户关联策略在一个大型毫米波网络中的性能，其中链路质量随时间波动，用户是移动的，通过详细的模拟。我们的研究结果表明，基于吞吐量的政策优于其他三个用户关联政策的稳定区域，以及平均吞吐量，平均延迟和公平性能。
2020-03-13 eess.SP
Few-mode fiber true time delay lines
空分复用光纤不仅可以提供并行信道传输，而且可以提供并行分布式信号处理，这是在微波光子学应用中特别有吸引力的特征。在这里，我们提出了少模光纤链路与定制的模式传播和色散特性，作为采样的射频信号的真实时间延迟线。
2019-10-22 eess.SP physics.app-ph
Millimeter-Wave NR-U and WiGig Coexistence: Joint User Grouping, Beam Coordination and Power Control
毫米波（mmWave）通信是一种很有前途的非授权新无线电（NR-U）技术，以满足未来无线网络中不断增长的数据速率和连接性要求。然而，NR-U网络的发展应考虑与现有的无线千兆（WiGig）网络的共存。在本文中，我们介绍了一种新的多输入多输出非正交多址接入（MIMO-NOMA）的毫米波NR-U和WiGig共存网络的上行链路传输。我们提出的共存网络的目标是最大限度地提高频谱效率，同时确保严格的NR-U延迟要求和WiGig传输性能在实时环境中。提出了一种联合用户分组、混合波束协调和功率控制的策略，该策略是基于李雅普诺夫优化的混合整数非线性规划（MINLP），具有单位模和非凸耦合约束。因此，我们引入了一个惩罚对偶分解（PDD）框架，它首先将MINLP转化为一个易于处理的增广拉格朗日（AL）问题。之后，我们结合凹凸程序（CCCP）和不精确块坐标更新（BCU）方法近似分解的AL问题成多个嵌套的凸子问题，可以迭代求解PDD框架下。数值实验结果表明，该策略能够有效地改善网络性能，并在保证NR-U业务时延和WiGig网络性能方面取得了较好的效果。
2021-09-11 eess.SP
3-D Statistical Indoor Channel Model for Millimeter-Wave and Sub-Terahertz Bands
毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）将用于第六代（6 G）无线系统，特别是用于室内场景。本文提出了一种针对毫米波和亚太赫兹频率的室内三维（3-D）统计信道模型，该模型是根据2014年和2019年在28 GHz和140 GHz的办公楼中进行的广泛信道传播测量开发的。记录了超过15，000个功率延迟曲线（PDP），以研究信道统计数据，例如时间簇的数量、簇延迟和簇功率。信道生成过程中所需的所有参数都来自28 GHz和140 GHz视距（LOS）和非视距（NLOS）场景的经验测量数据。信道模型的验证表明，模拟的均方根（RMS）延迟扩展和RMS角扩展产生良好的协议与测量值。在NYUSIM室外信道模拟器的基础上，开发了一个室内信道模拟软件，该软件可以生成真实的信道冲激响应、PDP和功率角谱。
2020-09-27 cs.IT eess.SP math.IT
Cramer-Rao Bound for Angle of Arrival Estimates in True-Time-Delay Systems
本文推导了真时间延迟系统中到达角估计的CRB，并通过数值评估分析其性质，利用ML和已建立的估计器方法解决角度估计问题。
2026-01-07 eess.SP
High-Resolution Uplink Sensing in Millimeter-Wave ISAC Systems
针对毫米波 ISAC 上行感知中的时钟异步与混合阵列问题，提出联合估计 AoA、多普勒和时延的实用框架及低复杂度 AB2fm 算法。
2025-03-13 eess.SP
The Radon Transform, True Time Delay Beamforming, and Ultra-Wideband Antenna Arrays (Invited Paper)
A. James Clark School of Engineering, University of Maryland（马里兰大学A·詹姆斯·克拉克工程学院）；University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
针对6G无线中FR3频段的大带宽与大天线阵列挑战，本文提出利用Radon变换等方法实现真实时间延迟波束成形，以提升超宽频带天线阵列的性能。
2026-04-22 eess.SP
Joint Delay and Phase Precoding Under True-Time Delay Constraints for THz Massive MIMO
针对宽带太赫兹（THz）混合大规模多输入多输出（MIMO）系统中波束偏斜效应的补偿问题，提出了一种基于相移器（PS）和真实时间延迟（TTD）的联合优化方法.与以前的方法不同，新的方法不需要无界的时间延迟假设，TTD设备可以产生的时间延迟值的范围是严格限制在我们的方法。而不是专注于TTD值的设计，我们共同优化TTD和PS值，以有效地应对实际的时间延迟约束。仿真结果表明，新方法的波束斜视补偿的性能优势。通过仿真和分析，我们表明，我们的方法是一个推广的TTD为基础的预编码方法。
2023-01-21 cs.IT eess.SP math.IT
Edge Cache-assisted Secure Low-Latency Millimeter Wave Transmission
在本文中，我们考虑了边缘缓存辅助的毫米波云无线电接入网络（C-RAN）。C-RAN中的每个远程无线电头端（RRH）都有一个本地缓存，可以预取和存储执行器请求的文件。多个RRH形成一个集群，以协同服务的致动器，获得他们所需的文件，无论是从本地缓存或从中央处理器通过多播前传链路。对于这样的情况下，我们制定了一个波束成形设计问题，以最大限度地减少每个RRH的发射功率约束下的安全传输延迟。由于直接求解该问题的困难，我们将其分为两个独立的问题：{ \textit{i)} }通过联合优化发送和接收波束形成来最小化前传传输延迟; { \textit{ii)} }通过联合设计RRH之间的协作波束形成来最小化最大接入传输延迟。提出了一种交替迭代算法来求解第一个优化问题。对于后者，我们首先设计了基于信道状态信息的模拟波束形成。然后，借助于逐次凸逼近和$S$ -过程技术，构造了一个半定规划（SDP），并通过SDP松弛提出了一个迭代算法。最后，仿真结果验证了所提出的方案的性能。
2020-02-11 cs.IT eess.SP math.IT
A Gridless Compressive Sensing Based Channel Estimation for Millimeter Wave Massive MIMO Systems from 1-Bit Measurements
研究了基于1比特量化测量的稀疏毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）OFDM信道估计问题。与以前的量化网格上的方法压缩感知，我们介绍了一个离网格凸方案，使用二进制原子范数最小化（BiANM）估计稀疏信道形式的1位测量。此外，在本文中，我们提出了一个解耦的角度延迟版本的BiANM称为解耦二进制原子范数最小化（DeBiANM），以降低复杂性。此外，为了提高估计的准确性，我们开发了重新加权版本的BiANM命名为重新加权二进制原子范数最小化（ReBiANM），这是原子$\ell_0$范数和原子$\ell_1$范数之间的权衡。此外，为了提高性能的DeBiANM，我们介绍了重新加权版本的DeBiANM，称为重新加权解耦二进制原子最小化（ReDeBiANM）。最后，通过仿真结果，对所提方法的性能进行了研究。
2020-03-18 eess.SP
Homomorphic Directional Beamforming with Analog True Time Delay Arrays
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
本文提出基于真时间延迟阵列配置矩阵与波束图之间的同态关系的新型分裂波束图生成算法，通过低内存和低计算成本实现均匀的波束成形增益，提升多用户设备的公平功率分配。
2026-05-07 eess.SP
Low complexity joint position and channel estimation at millimeter wave based on multidimensional orthogonal matching pursuit
压缩方法提供了一种在毫米波MIMO系统中进行有效信道高分辨率信道估计的手段，尽管使用了模拟和混合架构。这样的估计也可以用作联合信道估计和定位解决方案的一部分。然而，实现良好的定位性能需要高分辨率的信道估计和更好的方法来利用这些信道。在本文中，我们提出了一种低复杂度的多维正交匹配追踪策略的压缩信道估计的基础上，通过操作的产品的角度和延迟域的独立字典，而不是一个全球性的大字典。这导致更高质量的信道估计，但具有比常规解决方案的推广更低的复杂性。我们将这种新算法与一种新的定位公式相结合，该公式不依赖于LoS路径的绝对到达时间，并利用室内信道中的反射结构。我们展示了新方法如何能够在现实的3D场景中运行，以估计通信信道并在室内模拟环境中定位设备。
2022-04-07 eess.SP
Millimeter Wave Channel Modeling via Generative Neural Networks
统计信道模型是设计和评估无线通信系统的重要工具。在毫米波波段，这样的模型变得非常具有挑战性;它们必须捕获每个链路的延迟、方向和路径增益，并且具有高分辨率。本文提出了一种通用的建模方法的基础上训练生成神经网络的数据。建议的生成模型包括一个两阶段的结构，首先预测每个链路的状态（视线，非视线，或中断），并随后将此状态馈送到一个条件变分自动编码器，生成的路径损耗，延迟，到达和离开的角度为所有的传播路径。重要的是，预先假设最少，使模型能够捕获数据中的复杂关系。该方法被证明为28 GHz的空对地信道在城市环境中，与训练数据集通过射线跟踪。
2020-08-25 cs.IT cs.NI eess.SP
Channel Parameter Estimation for Millimeter-Wave Cellular Systems with Hybrid Beamforming
为了实现5G中定义的高数据速率，毫米波和MIMO的使用是必不可少的。为了从这些技术中受益，信道参数的准确估计是至关重要的。提出了一种新的两阶段信道参数估计算法。在第一阶段中，粗估计是通过应用参数估计插值DFT网格（PREIDG）与一个固定的查找表（LUT）的基础上完成的，而第二阶段细化的估计空间交替广义期望最大化（SAGE）算法的装置。两阶段算法使用离散的傅里叶变换波束成形向量，其通过模拟域中的巴特勒矩阵有效地实现。我们发现，这种方法提高了估计相比，辅助波束对（ABP）的方法。两阶段算法显示出有效的性能，在低信噪比制度的信道参数，即角度的出发，复杂的路径增益和延迟的多径。最后，我们推导出Cramér-Rao下界（CRLB）来评估我们的两阶段估计算法的性能。
2020-07-13 eess.SP
Millimeter-wave Radio SLAM: End-to-End Processing Methods and Experimental Validation
本文面向毫米波蜂窝双基地 SLAM，提出基于 BRSRP 的多径信道参数估计和不依赖运动模型的快照算法，并通过 60 GHz 光线追踪与实测验证端到端性能、公开数据集。
2024-05-20 eess.SP
Hybrid Beamforming with Orthogonal delay-Doppler Division Multiplexing Modulation for Terahertz Sensing and Communication
本文针对太赫兹感知与通信，提出采用正交时延-多普勒复用调制的混合波束成形，通过感知合并器设计最小化CRLB并优化预编码器，实现高精度感知与最大频谱效率，且通信与感知优化可解耦。
2025-02-25 eess.SP
Millimeter Wave Line-of-Sight Blockage Analysis
毫米波（mmWave）通信系统可以提供高数据速率，但是系统性能可能由于移动阻塞器和用户自身的身体而显著降级。高频率的中断和长时间的阻塞可能会降低体验的质量。例如，超过10毫秒的延迟会导致VR观众恶心。基站（BS）的宏分集已经被认为是一种有前途的解决方案，其中如果当前服务BS被阻塞，则用户设备（UE）可以切换到其他可用BS。然而，在这种情况下，动态阻塞事件的频率和持续时间的分析模型在很大程度上是未知的。在这篇论文中，我们考虑了一个开放的公园般的场景，并获得封闭形式的表达式的阻塞概率，期望频率和阻塞事件的持续时间使用随机几何。我们的研究结果表明，满足AR/VR和其他低延迟应用的服务质量（QoS）要求所需的BS的最小密度在很大程度上是由阻塞事件而不是容量要求驱动的。将BS放置在更高的高度处降低了阻塞的可能性。我们提出了一个封闭形式的表达BS密度高度权衡，可用于网络规划。
2018-07-12 eess.SP
Generative Neural Network Channel Modeling for Millimeter-Wave UAV Communication
毫米波正越来越多地被考虑用于与无人机（UAV）的无线通信。这项工作的关键是统计信道模型，描述感兴趣的场景中的组成参数的分布。本文提出了一种基于数据训练的生成式神经网络的通用建模方法。建议的生成模型有一个两阶段的结构，首先预测的链路状态（视线，非视线，或中断），并随后将此状态输入到一个条件变分自动编码器（VAE），生成的路径损耗，延迟，到达和离开的角度为所有的传播路径。该方法被证明为28 GHz的空对地通道之间的无人机和蜂窝系统在代表性的城市环境中，通过射线跟踪产生的训练数据集。该演示扩展到标准基站（安装在街道水平和向下倾斜）以及专用基站（安装在屋顶和向上倾斜）。所提出的方法能够捕获数据中复杂的统计关系，并且即使在将这些模型的参数重新调整到数据之后，其性能也显著优于标准3GPP模型。
2021-08-26 eess.SP
Sparsity in the Delay-Doppler Domain for Measured 60 GHz Vehicle-to-Infrastructure Communication Channels
我们报告的结果，从毫米波车辆到基础设施（V2 I）的信道测量进行了9月。2018年5月25日，在奥地利维也纳市中心的城市街道环境中。频分复用多输入单输出信道的测量已获得与时域信道探测器在60 GHz的带宽为100 MHz和频率分辨率为5 MHz。在一辆移动的发射车上使用了两个喇叭天线：一个喇叭向地平线发射波束，第二个喇叭向上倾斜15度发射高架波束。选择这种配置是为了评估波束仰角对V2 I通信信道特性的影响：延迟-多普勒域中局部散射函数的传播损耗和稀疏性。在城市限速范围内的测量结果表明，在延迟多普勒域的高稀疏性。
2019-01-30 eess.SP
Towards Intelligent Millimeter and Terahertz Communication for 6G: Computer Vision-aided Beamforming
在毫米波（mmWave）频段，通过多输入多输出（MIMO）天线阵列实现的波束形成技术被广泛用于补偿严重的路径损耗。在5G NR系统中，采用波束扫描和波束细化来找出与移动台对准的最佳波束码字。由于码本的复杂握手和有限分辨率，当今基于5G的波束管理策略在数据速率、能耗以及处理延迟方面的各种场景中是无效的。本文的目的是介绍一种新型的基于计算机视觉（CV）技术的光束管理框架。在这个被称为计算机视觉辅助光束管理（CVBM）的框架中，连接到BS的摄像头捕获图像，然后基于深度学习的物体检测器识别移动设备的3D位置。由于基站可以直接设置波束方向而无需码本量化和反馈延迟，CVBM实现了显著的波束形成增益和延迟减少。使用专门设计的称为Vision Objects for Beam Management（VOBEM）的数据集，我们证明了CVBM在5G NR波束管理上实现了波束成形增益的40%以上的提高和波束训练开销的40%以上的减少。
2022-09-06 eess.SP
Limited by Capacity or Blockage? A Millimeter Wave Blockage Analysis
毫米波（mmWave）通信系统可以提供高数据速率，但是系统性能可能由于移动阻塞器和用户自身的身体而显著降级。高频率的中断和长时间的阻塞可能会降低体验的质量。例如，超过10毫秒的延迟会导致VR观众恶心。基站（BS）的宏分集已经被认为是一种有前途的解决方案，其中如果当前服务BS被阻塞，则用户设备（UE）可以切换到其他可用BS。然而，在此setting.In本文中，我们考虑一个开放的公园般的情况下，并获得封闭形式的阻塞概率，预期的频率和阻塞事件的持续时间，使用随机几何的分析模型的频率和持续时间在很大程度上是未知的。我们的研究结果表明，满足AR/VR和其他低延迟应用的服务质量（QoS）要求所需的BS的最小密度在很大程度上是由阻塞事件而不是容量要求驱动的。将BS放置在更高的高度处降低了阻塞的可能性。我们提出了一个封闭形式的表达BS密度高度权衡，可用于网络规划。
2018-08-02 eess.SP
A 4-Element 800MHz-BW 29mW True-Time-Delay Spatial Signal Processor Enabling Fast Beam-Training with Data Communications
新兴的毫米波无线网络的空间信号处理器（SSP）关键取决于链路发现。为了避免通信丢失，移动设备需要定位具有毫秒延迟的窄定向波束。在这项工作中，我们展示了一个真正的时间延迟（TTD）阵列与数字可重构延迟元件，使快速波束训练在接收机与宽带数据通信。在波束训练模式中，实现大的延迟带宽积以使用频率相关的探测波束来加速波束训练。在数据通信模式中，实现精确的波束对准以减轻宽带信号波束成形期间的空间效应。基于4元件开关电容的时间交错阵列使用紧凑的闭环积分器进行信号组合，并在时钟域中实现延迟补偿，以实现高精度和大延迟范围。TTD SSP采用TSMC 65 nm CMOS制作原型，在波束训练模式下成功展示了独特的频率到角度映射，最大延迟为3.8ns，带宽为800 MHz。在数据通信模式下，在80 ~ 800 MHz范围内获得了近12 dB的均匀波束形成增益。TTD SSP在1V电源下功耗为29 mW，在9.8%EVM下实现122 MB/s的16-QAM。
2021-06-02 cs.SY eess.SP eess.SY
Microcomb-based true-time-delay network for microwave beamforming with arbitrary beam pattern control
微波相控阵天线以其快速波束扫描和复杂方向图控制的能力在国防应用和高速无线通信中有着广泛的应用前景。然而，传统的基于移相器的PAA遭受波束偏斜问题并且具有有限的带宽。基于低损耗光子延迟线的真时延波束形成可以解决这一问题。但由于其硬件复杂度高，构建大规模光子TTD波束形成器仍然具有相当大的挑战性。在本文中，我们展示了一个光子TTD波束形成网络的基础上的微型谐振器频率梳（微梳）源和色散时间延迟。提出了一种结合光学相位调制和可编程频谱整形的方法，通过正负切趾加权实现任意方向图控制。实验证明，TTD波束形成网络可以支持具有21个元素的PAA。微波频率范围为$\mathbf{8\sim20\ {GHz}}$，波束扫描范围为$\mathbf{\pm 60.2^\circ}$。详细的微波振幅和相位的测量进行。假设均匀辐射天线阵，通过仿真评估了高斯波束、矩形波束和波束陷波控制的波束形成性能。该方案可以通过增加宽带微梳产生的梳状线的数量来潜在地支持具有数百个元件的更大的PAA。
2018-02-10 eess.SP physics.app-ph
Compressive Initial Access and Beamforming Training for Millimeter-Wave Cellular Systems
初始接入（IA）是蜂窝系统中的基本物理层过程，其中用户设备（UE）检测附近的基站（BS）以及获取同步。由于在毫米波IA中使用天线阵列的必要性，还可以推断信道空间信息。现有技术的定向IA（DIA）使用具有有限角分辨率的扇区探测波束，因此需要额外的专用无线电资源、接入延迟和开销以用于精细波束训练。为了解决DIA中的接入延迟和开销问题，本文提出使用准全向伪随机探测波束进行IA，并开发了一种新的算法，用于联合初始接入和精细分辨率初始波束训练，而不需要额外的无线电资源。分析了同步误差下的误检率，推导了频偏下的角度估计的Cramér-Rao下界。在28 GHz下使用mmMAGIC模型的ADDRiGa仿真器进行仿真，结果表明，该方法有利于采用分层波束训练的DIA。与DIA相比，当以相同的发现、训练后SNR和开销性能为目标时，所提出的算法提供了高达两个数量级的访问延迟节省。该结论在具有高达140 m半径的mmW微微小区的各种传播环境和3D位置中成立。
2019-01-31 eess.SP
Ray-Tracing Calibration from Channel Sounding Measurements in a Millimeter-Wave Industrial Scenario
针对金属化工厂环境中的毫米波传播建模问题，本文利用实测宽带信道数据校准射线追踪工具，使功率、时延和方位角扩展预测误差分别低于1.5 dB、5 ns和2°。
2024-04-16 eess.SP
Radix-2 Self-Recursive Sparse Factorizations of Delay Vandermonde Matrices for Wideband Multi-Beam Antenna Arrays
提出了一种基于真实时延的宽带模拟多波束波束形成中范德蒙矩阵的自包含分解方法。所提出的分解包含稀疏矩阵和正交矩阵。为了降低多波束模拟波束形成系统的电路复杂度，提出了一种新的基于真时延的延迟和滤波器组的Vandermonde矩阵自递归基2算法。本文提出的算法对范德蒙矩阵通过一个向量获得$\mathcal{O}(N \log N)$延迟放大器电路计数。建立了与真实时滞相关的Vandermode矩阵的误差界，然后分析了数值稳定性。通过信号流图，高频模拟电路实现的起点，所提出的算法的现实世界的电路实现的潜力。
2022-06-01 cs.NA eess.SP math.NA
Orthogonal Time Frequency Space with Delay-Doppler Alignment Modulation
本文提出DDAM-OTFS技术，将时延-多普勒对齐调制与正交时频空结合，通过逐径补偿和波束成形重塑信道，以提升频谱效率和峰均功率比性能。
2024-07-08 eess.SP
Beamforming Design for the Distributed RISs-aided THz Communications with Double-Layer True Time Delays
本文研究基站端稀疏射频链的RIS辅助THz通信系统，提出双层TTD方案与分布式RIS以克服波束分裂，通过联合优化波束成形、时延和反射系数最大化可达速率，仿真验证了方案有效性。
2023-10-21 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-Mode Spatial Signal Processor with Rainbow-like Fast Beam Training and Wideband Communications using True-Time-Delay Arrays
毫米波（mmW）无线的初始接入对于成功实现第五代（5G）无线网络及以后至关重要。现有标准中的有限带宽和模拟/混合相控天线阵列（PAA）中移相器的使用不适合这些要求低延迟测向的新兴标准。本文提出了一种基于真时延（TTD）的可重构空间信号处理器（SSP），该处理器采用频分波束训练方法和宽带无波束偏斜的数据通信。采用离散时间延迟补偿时钟技术，通过基于大单位增益带宽环形放大器（RAMP）的信号合路器实现了800~MHz的带宽。为了广泛地表征所提出的SSP在不同的SSP模式和频率-角度对，一个自动化的测试平台开发使用计算机视觉技术，显着加快测试进度，并尽量减少可能的人为错误。TTD SSP对4个天线单元中的每一个使用7级时间交织，在800 MHz上具有3.8 ns的延迟范围，并在波束训练模式下实现独特的频率到角度映射，在波束成形模式下具有接近12 dB的频率无关增益。SSP原型采用65 nm CMOS工艺，面积为1.98 mm $^2$，不包括缓冲器，功耗仅为29 mW。此外，对于16-QAM调制，以122.8Mb/s的速度实现9.8%的误差矢量幅度（EVM）。
2022-01-08 cs.SY eess.SP eess.SY
Geometric Mode-Selection Scores for Delay-Coordinates Dynamic Mode Decomposition
Viterbi Faculty of Electrical and Computer Engineering, Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院维特比电气与计算机工程学院）；Rappaport Faculty of Medicine, Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院拉帕波特医学院）
本文提出基于子空间几何的鲁棒顺序检测方法，通过几何区分真模式与伪模式，改进DC-DMD的模式选择和顺序检测，通过数据驱动的判据和新的算子理论分析，验证了方法在噪声、频谱分离、阻尼和嵌入长度下的鲁棒性和准确性。
2026-07-14 eess.SP math.DS
Energy-efficient Dynamic-subarray with Fixed True-time-delay Design for Terahertz Wideband Hybrid Beamforming
太赫兹（THz）超大规模多输入多输出（UM-MIMO）系统的混合波束形成技术是一种很有前途的6 G空-空-地一体化网络技术，能够克服巨大的传播损耗，提供前所未有的数据率。随着太赫兹波段超宽带、超大规模天线阵列的出现，波束倾斜成为影响阵列增益和数据率的关键问题之一。然而，传统的基于移相器的混合波束形成架构由于移相器的频率平坦特性而不能解决这个问题。本文提出了一种新的固定真时延动态子阵（DS-FTTD）结构，以在保持高能量效率的同时克服波束偏斜。与使用复杂可调TTD的现有研究相比，DS-FTTD架构具有较低的功耗和硬件复杂度，这要归功于低成本的FTTD。此外，提出了一种低复杂度的行分解（RD）算法来设计DS-FTTD结构的混合波束形成矩阵。大量的仿真结果表明，通过使用RD算法，DS-FTTD架构实现了接近最佳的阵列增益和显着更高的能量效率比现有的架构。此外，DS-FTTD架构与RD算法的频谱效率是不完美的信道状态信息的鲁棒性。
2022-02-07 cs.IT eess.SP math.IT
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
Rainbow-link: Beam-Alignment-Free and Grant-Free mmW Multiple Access using True-Time-Delay Array
毫米波（mmW）通信是5G中提供超高吞吐量的关键使能技术。当前的毫米波技术依赖于模拟相控阵来实现波束形成增益并克服高路径损耗。然而，由于可以用模拟/混合相控天线阵列创建的有限数量的同时波束，波束训练和波束调度的开销成为需要支持大量用户和低延迟应用的新兴网络的瓶颈。本文介绍了彩虹链路，一种新的多址接入协议，可以实现低延迟和大规模的连接，利用宽带宽在毫米波频率和新的模拟真时延阵列架构与频率相关的波束形成能力。在所提出的设计中，网络基础设施配备有真实时间延迟阵列，以同时将不同的频率资源块转向覆盖整个小区扇区的不同方向。配备有窄带接收器和单个天线或小型相控天线阵列的用户或设备通过在其彩虹波束分配内选择频率资源来基于其角位置连接到网络。彩虹链路与基于竞争的免授权接入相结合，消除了显式的波束训练和用户调度。所提出的设计和分析表明，彩虹链路免授权访问是大规模连接中延迟关键用例的潜在候选者。我们的研究结果表明，给定小于1 e-5的分组丢失概率，彩虹链路小区，超过1 GHz的带宽，使用64单元天线阵列，达到亚毫秒级的用户平面延迟和Mbps的用户速率与约400米的视线覆盖范围和高达5个活跃的单天线用户每秒每平方米的密度。
2022-01-16 cs.SY eess.SP eess.SY
Pseudo-Random TDM-MIMO FMCW Based Millimeter-Wave Sensing and Communication Integration for UAV Swarm
针对无人机集群协同需求，提出基于伪随机TDM-MIMO FMCW的ISAC方案，通过波形设计与压缩感知实现通信感知融合，仿真验证动态场景下性能优于对比方案。
2025-10-17 eess.SP
Real-Time Millimeter-Wave MIMO Channel Sounder for Dynamic Directional Measurements
在本文中，我们提出了一种新的实时多输入多输出（MIMO）信道探测器的28 GHz频段。到目前为止，大多数毫米波信道的方向特性的研究都使用机械旋转喇叭天线。相比之下，这里提出的探测器能够在相控阵的帮助下执行水平和垂直波束转向。由于其快速波束切换能力，所提出的探测器可以在1.44毫秒内执行在发射器（TX）和接收器（RX）处定向分辨的测量，而旋转喇叭天线探测器所需的时间为数分钟甚至数小时。这不仅使得能够测量更多的TX-RX位置以获得更好的统计有效性，而且还允许在动态环境中执行方向分析。短的测量时间与高相位稳定性相结合限制了TX和RX之间的相位漂移，即使在TX和RX没有用于同步的电缆连接时，也能够实现所有波束对的相位相干探测，而没有任何延迟模糊。此外，随时间的相位稳定性使得能够对复杂RX波形进行平均，以在高路径损耗测量期间提高信噪比。本文讨论了系统的设计，以及为验证探测器的性能进行的测量。此外，我们提出的样本结果，在动态环境中的双向测量。
2018-07-31 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
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
Network Massive MIMO Transmission Over Millimeter-Wave and Terahertz Bands: Mobility Enhancement and Blockage Mitigation
移动性和阻塞是毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）频段上的无线传输中的两个关键挑战。在本文中，我们研究了移动性和阻塞的存在下，网络的大规模多输入多输出（MIMO）传输毫米波/太赫兹下行链路。考虑到毫米波/太赫兹波的传播特性，我们首先提出将每个波束同步应用于网络大规模多输入多输出，以减轻信道多普勒和延迟色散效应。因此，我们建立了一个传输模型。然后，我们研究网络大规模多输入多输出下行链路传输策略，只有统计信道状态信息（CSI）在基站（BS），制定的策略设计问题作为一个优化问题，以最大限度地提高网络总速率。我们表明，波束域是有利的执行传输，并证明BS可以单独工作时，发送信号到用户终端。基于这些见解，网络大规模多输入多输出预编码设计被简化为关于波束域功率分配的网络和速率最大化问题。利用序贯优化方法和随机矩阵理论，进一步提出了一种保证收敛性能的波束域功率分配迭代算法。数值结果表明，所提出的基于统计CSI的网络大规模多输入多输出传输方法可以有效地缓解阻塞效应，并在毫米波和太赫兹频段上提供移动性增强。
2020-05-06 cs.IT eess.SP math.IT
Post-resonance reflections break the loss-vs-phase-resolution trade-off in microwave electronics
本文提出一种基于耦合共振的波导反射器机制，通过将共振损耗限制在低频并利用高频宽带相位变化，打破了微波电子学中损耗与相位分辨率的历史折中，实现了超低功耗、无失真的超高精度相位控制。
2024-07-22 eess.SP physics.app-ph
The Meta Distributions of the SIR/SNR and Data Rate in Coexisting Sub-6GHz and Millimeter-wave Cellular Networks
Meta分布是一种细粒度的统一性能度量，它使我们能够评估下一代无线网络的{可靠性和延迟}，除了传统的覆盖概率。在本文中，使用随机几何工具，我们开发了一个系统的框架来表征的下行信号干扰比（SIR）/信号噪声比（SNR）和数据速率的一个典型的设备在蜂窝网络中共存的子6 GHz和毫米波（毫米波）频谱的Meta分布。宏基站（MBS）在低于6 GHz的信道（我们称之为“微波”信道）上传输，而小型基站（SBS）在毫米波信道上与设备通信。SBS经由微波（$μ$波）无线回程连接到MBS。$μ$波信道是干扰受限的，而毫米波信道是噪声受限的;因此，我们分别具有$μ$波和毫米波信道中的SIR和SNR的元分布。为了模拟毫米波信道的视距（LOS）性质，我们使用Nakagami-m衰落模型。为了导出SIR/SNR的元分布，我们表征了典型设备的条件成功概率（CSP）（或等效可靠性）及其$b^{\mathrm{th}}$时刻，（a）当其关联到用于{ \em直接}传输的$μ$波MBS时，以及（b）当其关联到用于{ \em双跳}传输（回程和接入传输）的毫米波SBS时。性能指标，如本地延迟（网络抖动）的平均值和方差，平均的CSP（覆盖概率），和方差的CSP。数值结果验证了分析结果。提取与所考虑网络的可靠性、覆盖概率和延迟相关的见解。
2019-12-07 cs.IT eess.SP 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
