Frequency-Selective Beamforming Cancellation Design for Millimeter-Wave Full-Duplex
在毫米波（mmWave）频率处提供的宽带宽使其成为未来无线通信系统的有吸引力的选择。最近的工作已经提出了波束成形策略，即使在混合波束成形的约束下，也可以在毫米波上实现带内全双工（FD）功能，从而扩展了下一代无线的令人兴奋的可能性。然而，现有的毫米波FD设计不考虑频率选择性毫米波信道。毫米波的宽带通信表明，频率选择性可能会受到关注，因为通信信道将在数百兆赫或更高的量级上。这激发了本文的工作，在本文中，我们提出了一个频率选择性波束成形设计，使实际的宽带毫米波FD应用。在我们的设计中，我们考虑了与混合模拟/数字波束成形相关的挑战，例如移相器分辨率、理想的低射频（RF）链数量以及模拟波束成形器的频率平坦特性。我们使用仿真来验证我们的工作，这表明，频谱效率增益可以实现与我们的设计，使同时发送和接收带内。
2019-10-26 eess.SP
Zero-Forcing Max-Power Beamforming for Hybrid mmWave Full-Duplex MIMO Systems
全双工（FD）系统由于其频谱效率翻倍的潜力而受到了极大的关注。在5G技术的背景下，在毫米波（mmWave）频率下操作的FD系统成为进一步提高频谱效率和减少延迟的最有前途的解决方案之一。然而，这样的系统是脆弱的自干扰（SI），显着降低性能。为了克服这个缺点，已经开发了仅模拟波束成形技术来减轻SI。由于巨大的功耗，在毫米波频率下操作的系统仅通过调谐移相器同时保持恒定幅度来对功率进行波束成形。这样的硬件约束（称为恒定幅度（CA）约束）严重限制了系统性能。在这项工作中，我们提出了一个数字和模拟混合波束成形设计，完全消除了SI，同时大大减少了CA约束所带来的损失。此外，我们开发了一个全数字波束成形设计，并推导出频谱效率的上限作为基准工具，以量化我们提出的混合设计的损失。
2020-12-16 eess.SP
Manifold Optimization Methods for Hybrid beamforming in mmWave Dual-Function Radar-Communication System
作为一种低成本的替代方案，模拟和数字混合波束形成结构是一种很有前途的毫米波系统方案。针对毫米波双功能雷达通信（DFRC）系统，研究了部分连接和全连接两种混合波束形成结构，其中发射端与下行用户通信，同时检测雷达目标。在恒模和功率约束下，通过最小化雷达和通信性能的加权和来表达优化问题。针对这两个结果问题所导致的非凸性，提出了有效的黎曼优化算法.针对全连通结构，提出了一种基于交替方向乘子法（ADMM）的流形算法.而对于部分连通结构，提出了一种低复杂度的黎曼积流形信赖域（RPM-TR）算法来逼近近似最优解. 数值仿真表明了本文方法的有效性.
2022-09-04 eess.SP
Latency Minimization for mmWave D2D Mobile Edge Computing Systems: Joint Task Allocation and Hybrid Beamforming Design
移动边缘计算（MEC）和毫米波（mmWave）通信能够显著降低网络延迟并增强其容量。在本文中，我们研究了毫米波和设备到设备（D2 D）辅助MEC系统，其中用户A执行一些计算任务，并与用户B共享的结果与基站（BS）的帮助。我们提出了一种新的双时标联合混合波束成形和任务分配算法，以减少系统延迟，同时减少所需的信令开销。具体地，基于信道状态信息（CSI）样本以基于帧的方式更新高维模拟波束成形矩阵，其中每个帧由多个时隙组成，而更频繁地依赖于每个时隙中的低维有效信道矩阵来优化低维数字波束成形矩阵和卸载比。提出了一种基于随机逐次凸逼近（SSCA）的算法来设计长期模拟波束形成矩阵。对于短期变量，数字波束形成矩阵的优化依赖于创新的惩罚-凹凸过程（惩罚-CCCP）处理毫米波非线性发射功率约束，卸载比可以通过导出的封闭形式的解决方案获得。通过与基准测试的比较，仿真结果验证了所提算法的有效性。
2022-07-17 eess.SP
A Survey on Millimeter-Wave Beamforming Enabled UAV Communications and Networking
无人驾驶飞行器（UAV）具有广泛的商业、民用和军事应用。无线通信一直是无人机的核心技术之一。然而，通信能力正在成为无人机支持更具挑战性的应用场景的瓶颈。严重占用的6 GHz以下频段不足以满足超高数据流量要求。利用毫米波（mmWave）频段是UAV通信的一个有前途的方向，其中大型天线阵列可以封装在UAV上的小区域中以执行三维（3D）波束成形。另一方面，作为空中接入点或中继的UAV可以显著增强地面毫米波蜂窝网络的覆盖范围和服务质量。在本文中，我们提供了一个全面的调查毫米波波束成形使无人机通信和网络。首先介绍了毫米波无人机通信的技术潜力和挑战。然后，我们提供了相关毫米波天线结构和信道建模的概述。随后，无人机连接的毫米波蜂窝网络和毫米波无人机自组织网络的技术和解决方案分别进行了审查。最后，我们提出了开放的问题和有前途的方向，为未来的研究毫米波波束赋形使无人机通信和网络。
2021-10-25 eess.SP
Hybrid Beamforming With Sub-arrayed MIMO Radar: Enabling Joint Sensing and Communication at mmWave Band
本文提出了一种将混合波束形成技术与子阵列MIMO雷达技术相结合的毫米波（mmWave）波段双功能雷达通信（DFRC）系统波束形成设计方法。我们假设基站（BS）服务于位于非视距（NLoS）信道中的用户设备（UE），该用户设备同时主动检测位于视距（LoS）信道中的多个目标。给定最优通信波束形成器和期望的雷达波束方向图，在非凸恒模（CM）和功率约束下，设计模拟和数字波束形成器，使得通信和雷达波束形成误差的加权和最小。该优化问题可分解为三个子问题，并采用交替极小化方法求解。数值仿真验证了所提出的波束成形设计的可行性，并表明我们的方法提供了一个有利的性能之间的权衡传感和通信。
2018-10-24 eess.SP
Beam Profiling and Beamforming Modeling for mmWave NextG Networks
本文基于27 GHz和71 GHz商用mmWave测试床进行波束轮廓分析实验，开发了高精度的机器学习波束成形模型以预测接收信号功率与数据速率，为复杂mmWave网络设计优化提供数据与模型支持。
2024-08-23 eess.SP
Performance Analysis of Digital Beamforming mmWave MIMO with Low-Resolution DACs/ADCs
TU Wien（维也纳工业大学）；Christian Doppler Laboratory for Digital Twin assisted AI for sustainable Radio Access Networks（可持续无线接入网数字孪生辅助AI克劳迪普勒实验室）；Lund University（隆德大学）
本文研究了毫米波MIMO系统中低分辨率DAC/ADC对信道估计性能和系统效率的影响，发现4位量化分辨率在能耗与数据率之间取得良好平衡。
2026-01-22 eess.SP
Energy Efficiency Maximization in mmWave Wireless Networks with 3D Beamforming
本文研究了毫米波（mmWave）无线网络中的三维波束形成问题。特别是，我们研究的影响基站（BS）天线倾角优化的能量效率（EE）的毫米波网络在两种不同的情况下：一个同构网络由多个宏基站（MBS），和一个异构网络中的多个毫微微基站的覆盖范围内添加的MBS。首先，通过采用随机几何方法，我们分析了这两种情况下，将3DBF的覆盖概率。然后，我们推导出作为MBS天线倾斜角的函数的网络的EE。接下来，制定优化问题，以最大限度地提高EE的网络，通过优化的倾斜角。由于最优解的计算复杂度很高，因此提出了近优低复杂度方法来求解优化问题。仿真结果表明，在毫米波网络中，三维波束形成技术与优化的倾斜角可以显着提高网络的EE。此外，所提出的低复杂性方法呈现接近最优解的性能，但具有显著降低的复杂性。
2018-12-04 eess.SP
Wideband mmWave Massive MIMO Channel Estimation and Localization
已知空间宽带效应影响毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统中的信道估计和定位性能。扰动分析的基础上，我们表明，空间宽带效应实际上是比以前认为的更明显，并显着降低性能，即使在中等带宽，如果它是不适当的算法设计中考虑。我们提出了一种新的信道估计方法的基础上，每个子载波的多维ESPRIT，结合无监督学习的配对跨子载波，这表明显着的性能增益超过现有的计划在宽带条件下。
2022-09-18 eess.SP
Low-rank mmWave MIMO channel estimation in one-bit receivers
具有一位模数转换器（ADC）的接收器对于高带宽毫米波（mmWave）系统是有希望的，因为它们比其全分辨率对应物消耗更少的功率。1比特接收机中的极端量化和毫米波中大型天线阵列的使用使得信道估计具有挑战性。在本文中，我们开发的信道估计算法，利用毫米波信道的低秩属性。我们还提出了一种新的训练解决方案，导致我们的算法的低复杂度实现。仿真结果表明，所提出的方法实现了更好的信道重建比压缩感知的技术，利用毫米波信道的稀疏性。
2020-02-10 eess.SP
Hybrid beamforming with dynamic subarrays and low-resolution PSs for mmWave MU-MISO systems
具有大规模天线阵列的模拟/数字混合波束成形架构在毫米波（mmWave）通信系统中得到了广泛的考虑，因为与传统的全数字波束成形相比，它们可以解决性能和硬件效率之间的折衷。现有的混合波束形成研究主要集中在子阵固定的全连接结构或部分连接结构，其中模拟波束形成器通常由无限分辨率移相器（PS）实现。在本文中，我们介绍了一种新的混合波束形成结构的动态子阵列和硬件高效的低分辨率PS毫米波多用户多输入单输出（MU-MISO）系统。通过开关网络和PS将每个RF链动态连接到非重叠子阵列，我们可以利用多天线和多用户分集来减轻由于使用实际的低分辨率PS而导致的性能损失。首先提出了一种基于分式规划（FP）的迭代混合波束形成器设计算法，旨在最大化MU-MISO系统的和速率性能。为了降低复杂度，我们也提出了一个简单的启发式混合波束形成器的设计算法的动态子阵计划。大量的仿真结果表明，与现有的固定子阵方案相比，动态子阵和低分辨率PS的混合波束形成架构的优势。
2019-06-04 eess.SP
Joint Hybrid and Passive RIS-Assisted Beamforming for MmWave MIMO Systems Relying on Dynamically Configured Subarrays
依赖于混合波束成形结构的可重构智能表面（RIS）辅助毫米波（mmWave）通信系统能够以低硬件复杂度和低功耗实现高频谱效率。在本文中，我们提出了一个RIS辅助毫米波点对点系统依赖于动态配置的子阵列连接的混合波束形成结构。更明确地说，提出了一种依赖于双分辨率移相器的节能模拟波束形成器。然后，我们设想了一个连续干扰消除（SIC）的方法，用于联合设计的混合波束形成矩阵的基站（BS）和被动波束形成矩阵的RIS。具体来说，相关的带宽效率最大化问题被转化为一系列子问题，其中移相器子阵列和RIS元件被联合优化，以最大化每个子阵列的速率。此外，提出了一种贪婪方法来确定每个子阵列的移相器配置。然后，我们建议更新的RIS元素依赖于一个复杂的圆流形（CCM）为基础的方法。所提出的动态子连接结构以及所提出的联合混合和被动波束形成方法在带宽效率和功耗之间取得了有吸引力的折衷。我们的仿真结果表明，所提出的方法相比，其传统的同行的优越性。
2022-01-12 eess.SP
Performance Analysis and Codebook Design for mmWave Beamforming System with Beam Squint
波束形成技术广泛应用于毫米波系统中以对抗路径损耗，波束形成器通常从预定义的码本中选择。然而，传统的码书设计忽略了波束倾斜效应，这将导致严重的性能下降时，带宽是大的。在这封信中，我们考虑在宽带波束形成系统中采用具有固定大小的码本。首先，我们分析了当所有波束具有相同的宽度时，波束偏斜对系统性能的影响。在理想波束图的基础上，推导了平均频谱效率的表达式。接下来，我们制定的优化问题，设计最佳的码书。仿真结果表明，该码本通过扩展波束覆盖范围来解决波束偏斜问题，显著降低了系统性能。
2021-06-21 eess.SP
A Frequency Domain Channel Estimation Based on Atomic Norm Minimization for Frequency Selective MmWave MIMO Systems
在这项研究中，信道估计器的毫米波（毫米波）系统的建议。考虑到毫米波信道的稀疏性，将信道估计问题转化为原子范数最小化问题。先前对毫米波信道估计的研究集中于频率平坦信道。然而，在这项研究中的工作是基于频率选择性信道，并采用原子范数最小化和重新加权原子范数最小化技术的信道估计在频域。仿真结果验证了原子和重新加权原子范数最小化技术的准确性。
2019-08-12 eess.SP
A Full-Stack Open-Source Framework for Antenna and Beamforming Evaluation in mmWave 5G NR
毫米波（mmWave）通信代表了下一代无线技术的主要创新之一，允许用户达到前所未有的数据速率。为了克服毫米波频率下的高路径损耗，这些系统利用定向天线，该定向天线能够使用波束成形（BF）技术将发射功率聚焦到窄波束中，从而使通信定向。这种新的范例为设计高效的无线系统提出了一系列挑战，其中天线和BF组件在协议栈的更高层也起着重要作用。因此，在全栈仿真中对这些组件进行准确建模对于了解整个系统行为至关重要。本文提出了一种用于5G毫米波蜂窝网络端到端仿真的新框架，包括基于射线跟踪的信道模型以及天线阵列和BF方案的精确模型。我们展示了这个框架，通过评估不同的天线和BF配置的性能，同时考虑链路级和端到端的指标，并提出所获得的结果。
2020-11-09 eess.SP
LoneSTAR: Analog Beamforming Codebooks for Full-Duplex Millimeter Wave Systems
这项工作开发了LoneSTAR，一种新型的全双工毫米波（mmWave）通信系统通过模拟波束赋形码本的设计使能者。LoneSTAR码本提供高波束成形增益和广泛的覆盖范围，同时减少全双工毫米波收发器的发射和接收波束耦合的自干扰。我们的设计框架通过容忍发射和接收波束成形增益的一些变化来实现这一点，以策略性地成形在空间上抑制自干扰的波束，同时考虑数字控制的模拟波束成形网络和自干扰信道估计误差。通过利用自干扰信道的相干时间，毫米波系统可以在许多时隙上使用相同的LoneSTAR设计，以全双工方式为多个下行链路-上行链路用户对提供服务，而无需额外的自干扰消除。与使用传统码本的系统相比，采用LoneSTAR码本的全双工毫米波系统可以减轻更高水平的自干扰，容忍更多的交叉链路干扰，并要求更低的SNR，以优于半双工操作-所有这些都支持波束对准。这使得LoneSTAR成为一种潜在的独立解决方案，用于在毫米波系统中实现同时发送和接收，它的名字也由此而来。
2022-06-22 eess.SP
Orbital-Angular-Momentum Embedded Massive MIMO: Achieving Multiplicative Spectrum-Efficiency for mmWave Communications
针对传统毫米波大规模MIMO未利用轨道角动量正交态增益的问题，提出OAM嵌入MIMO框架，通过抛物面会聚、模式分解检测及注水功率分配实现倍增频谱效率增益，仿真验证其性能显著优于传统方案。
2024-08-13 eess.SP
Fixed mmWave Multi-User MIMO: Performance Analysis and Proof-of-Concept Architecture
在本文中，我们提出了一个固定的毫米波多用户多输入多输出（MIMO）系统的固定无线接入与独特的架构。将数字MIMO系统与模拟多波束天线阵列相结合，该模拟多波束天线阵列使用高维16 × 16 Butler矩阵来获得16个正交波束。文中给出了该结构的系统模型，并与常用的贴片天线进行了性能比较。几个MIMO预编码技术被认为是基本的模拟波束成形和比较。为了验证这些结果，建立了一个原型，并进行了专门的测量活动。结果表明，该系统模型是一个很好的近似，多波束天线阵列的使用是一个很好的替代贴片天线的大量用户。
2020-03-09 eess.SP
Beamforming Cancellation Design for Millimeter-Wave Full-Duplex
近年来，已经对毫米波（mmWave）通信和带内全双工（FD）通信进行了广泛的研究，但是关于两者的组合的工作相对缺乏。FD毫米波系统可以提供更高的频谱效率和更低的延迟，同时还建议重新设计现有的毫米波应用。虽然FD技术已经被很好地探索用于亚6 GHz系统，但是所开发的方法不能很好地转化为毫米波。这让我们转向了一种称为波束成形消除（BFC）的方法，其中高度定向的毫米波波束被引导以减轻自干扰（SI）并实现带内同时传输和接收。在本文中，我们提出了两个完全连接的混合波束形成方案，这两个充分抑制SI，使总和频谱效率接近SI自由FD系统的BFC设计。仿真和结果，然后用来验证我们的设计。
2020-06-30 eess.SP
Secure Beamforming for Multiple Intelligent Reflecting Surfaces Aided mmWave Systems
本文研究了多智能反射面辅助毫米波系统中的安全波束形成问题。在该系统中，通过控制每个IRS的开关状态以及优化IRS的相移矩阵来最大化保密率。该问题是一个发射波束形成和IRS控制的联合优化问题，其目标是在总发射功率和单位模约束下最大化保密率。由于约束条件和耦合变量的非凸性，使得该问题难以得到最优解。为了解决这个问题，我们提出了一个交替优化（AO）的基础上连续凸近似（SCA）和流形优化（MO）技术的算法。仿真结果表明，该算法能有效提高保密率，且性能优于传统的单IRS辅助方案。
2020-12-25 eess.SP
Beam-Domain Channel Estimation for mmWave MIMO using Sub-6 GHz Out-of-Band Information
Institute of Telecommunications, TU Wien（维也纳科技大学电信研究所）
研究针对未来无线MIMO系统整合频段下的毫米波MIMO信道估计问题，提出利用低于6GHz带外信息的波束域信道估计方法，经与传统方法对比，该方法在视距和非视距场景下频谱效率表现更优。
2026-10-21 eess.SP
Low Complexity Hybrid Beamforming for mmWave Full-Duplex Integrated Access and Backhaul
我们考虑一个集成的接入和回程（IAB）节点工作在全双工（FD）模式。我们分析了从新无线电gNB到回程上行链路上的IAB节点、IAB节点到接入下行链路上的用户设备（UE）以及IAB发射机到自干扰（SI）信道上的IAB接收机的同时传输。我们的贡献包括（1）一个低复杂度的算法来联合设计所有三个节点的混合模拟/数字波束形成器，通过消除SI和最大化接收功率来最大化接入和回程链路的总频谱效率;（2）推导用于基准测试的全数字波束形成和频谱效率上限;以及（3）比较全双工与半双工模式、混合与全数字波束成形算法、所提出的混合与常规波束成形算法以及频谱效率上限的仿真。在仿真中，该算法显示出显着降低SI功率和提高和频谱效率。
2022-09-05 eess.SP
Channel Covariance Matrix Estimation via Dimension Reduction for Hybrid MIMO MmWave Communication Systems
具有较低硬件复杂度和功耗的混合大规模多输入多输出结构已被认为是毫米波（mmWave）通信的潜在候选。信道协方差信息可用于设计发射机预编码器、接收机合并器、信道估计器等。然而，混合结构仅允许观察到低维信号，这增加了信道协方差矩阵估计的困难。本文通过克罗内克积展开将信道协方差估计表示为结构化低秩矩阵感知问题，并使用低复杂度算法来解决该问题。通过对均匀线阵和均匀正方形平面阵的仿真，验证了该方法的有效性。
2019-06-24 eess.SP
Lens Antenna Arrays-Assisted mmWave MU-MIMO Uplink Transmission: Joint Beam Selection and Phase-Only Beamforming Design
研究了一种透镜天线阵列辅助的毫米波多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统。基站的波束选择矩阵和用户终端的纯相位波束形成器被联合设计，目的是最大化上行链路和速率。为了处理混合整数优化问题，通过加权最小均方误差（WMMSE）、块坐标下降（BCD）和最小化-最大化（MM）技术，提出了一种基于罚对偶分解（PDD）的迭代算法.此外，一个低复杂度的顺序优化（SO）为基础的算法提出了轻微的和速率性能损失的代价。数值结果表明，所提出的方法可以实现更高的和率比国家的最先进的方法。
2022-07-30 eess.SP
Robust massive MIMO Equilization for mmWave systems with low resolution ADCs
利用可用的毫米波频谱对于5G来说非常重要。在这项工作中，我们研究了基于链路级仿真的低分辨率ADC的数字波束形成的性能，包括信道估计，MIMO均衡和信道解码。我们考虑最近商定的3GPP NR类型1OFDM参考信号。比较结果表明，顺序DCD在检测性能和复杂度方面都优于基于MMSE的MIMO均衡。我们还表明，基于DCD的算法是更强大的信道估计错误。与通常认为的不同，我们还表明，大规模MIMO大规模多输入多输出系统的MMSE均衡的复杂性不是由矩阵求逆决定的，而是由Gram矩阵的计算决定的。
2017-11-14 eess.SP
Subband Beamforming in Coherent Hybrid Massive MIMO Using Eigenbeams
混合大规模多输入多输出降低了实现复杂度，但仅支持跨所有子带公共的波束成形系数。然而，在信道具有有限自由度的宏蜂窝中，信道的长期分量可以被分解成被称为本征波束的子带独立波束成形基函数的集合。相干混合大规模多输入多输出系统可以在每个子带处形成本征波束的任意线性组合，以模仿在小区中的所有位置上观察到的数字大规模多输入多输出波束成形。
2018-11-24 eess.SP
Dual Orthogonal Projections for Multiuser Interference Cancellation in mmWave Beamforming With Uniform Planar Arrays
Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）；National Research Council, Institute of Electronics, Computer and Telecommunication Engineering (CNR-IEIIT)（国家研究委员会电子、计算机和电信工程研究所）；University of Bologna（博洛尼亚大学）
本文提出了一种双正交投影算法，用于毫米波波束成形中多用户干扰消除，通过交替投影提升频谱效率，优于现有线性方法并保持低复杂度。
2026-03-13 eess.SP
Delay-Constrained Joint Power Control, User Detection and Passive Beamforming in Intelligent Reflecting Surface Assisted Uplink mmWave System
毫米波（mmWave）通信提供对具有带宽和丰富的频谱的访问。然而，毫米波对阻塞的高度敏感性带来了关键挑战，特别是对低延迟服务。本文提出了一种新的智能反射面（IRS）辅助毫米波方案，以克服阻塞的影响。新的方法开发，以最大限度地减少用户功率的多用户毫米波系统，通过联合优化单个设备的功率，多用户检测矩阵和无源波束形成，受到延迟的要求。提出了一种交替优化框架，将联合优化问题分解为三个子问题进行迭代优化直至收敛。特别是，封闭形式的表达式设计的功率和多用户检测矢量的更新。IRS的配置被配制成一个逆最小化（SIMin）的分数规划问题的总和，并通过开发一个新的解决方案的基础上交替方向的乘法器（ADMM）解决。该配置也被解释为延迟残差最大化问题，并有效地解决了设计一个新的复杂的循环流形优化（CCMO）方法。数值结果证实了我们的算法在节能方面的可行性和有效性，与现有的半定松弛技术相比。
2021-04-19 eess.SP
Evaluation of Simplified Methodology for Obtaining mmWave MIMO Channels from Ray-Tracing Simulations
在许多5G用例中，使用更高的频率和MIMO非常重要。然而，毫米波（mmWave）的可用信道模型目前需要调查，并且测量的数量仍然有限。使用模拟器是毫米波MIMO研究中的当前实践，射线追踪被认为是最准确的技术之一。由于射线跟踪模拟的时间相对较长，通常的做法是采用简化的模拟方法，其中对全向天线进行模拟，然后将结果与几何模型一起使用，以考虑使用天线阵列。这允许灵活性并减少模拟所花费的总时间。本文探讨了相应的假设和如何准确的简化方法的结果相比，有效地使用天线阵列的射线跟踪模拟。初步结果表明，发射器和接收器之间的距离需要足够大。
2019-08-20 eess.SP
Sub-6GHz Assisted mmWave Hybrid Beamforming with Heterogeneous Graph Neural Network
针对多小区异构网络中mmWave混合波束成形设计难题，提出一种异构图神经网络（HGNN），利用sub-6GHz信道信息学习内在关系以最大化系统频谱效率，并通过注意力机制与残差结构显著提升性能。
2024-04-26 eess.SP
Energy-Efficient RF Chain Activation for Uplink mmWave Cell-Free Massive MIMO Systems: A Minimum-Cost Maximum-Flow Approach
King’s College London（伦敦国王学院）
针对上行毫米波无细胞大规模MIMO系统的节能需求，提出基于最小代价最大流的自适应射频链激活方案，可在保证较高可达速率与可接受计算复杂度的前提下显著提升总能效。
2026-10-14 eess.SP
Secure Transmission for IRS-Assisted MIMO MmWave Systems
本文研究了智能反射面辅助毫米波（mmWave）系统中的安全波束形成设计问题，其中发射端采用混合波束形成（HB），智能反射面采用无源波束形成（PB）。为了最大限度地提高保密容量，HB和PB的联合优化制定为一个非凸问题，具有常数模约束。为了有效地解决这样一个具有挑战性的问题，原问题被分解成PB子问题和HB子问题，然后这两个子问题依次求解所提出的算法。仿真结果表明，所提出的方法相比，国家的最先进的作品的优越性能。
2022-12-20 eess.SP
Exposure-Aware Beamforming for mmWave Systems: From EM Theory to Thermal Compliance
CAS Key Laboratory of Wireless Optical Communication, University of Science and Technology of China (USTC)（中国科学技术大学无线光通信中国科学院重点实验室）；Department of Engineering, University of Durham（杜伦大学工程学院）
本文提出了一种基于电磁理论和热兼容的毫米波系统自适应波束成形方法，通过建立热冲击响应模型和低复杂度算法，实现了对组织温度的长期稳定控制。
2026-01-27 eess.SP
Hybrid Precoding for mmWave Massive MIMO with One-Bit DAC
混合波束成形是实现配备大量天线的节能5G无线网络的关键。低分辨率数据转换器为最先进的5G收发器的能效带来了另一种自由度。在这项工作中，我们考虑了毫米波（mmWave）频谱中的大规模多输入多输出（MIMO）信道的混合预编码器的设计以及一位数模转换器（DAC）和有限量化移相器。特别是，我们提出了一种基于交替优化的预编码器设计，递归计算量化失真的协方差，并相应地更新预编码器。数值结果验证，可实现的速率提高迅速通过迭代，涉及更新的权重矩阵，量化的失真协方差，和相应的预编码器。
2019-09-18 eess.SP
Switch-based Hybrid Beamforming for Massive MIMO Communications in mmWave Bands
基于开关的混合网络是大规模毫米波天线阵列波束形成的一种很有前途的实现方式。通过充分利用毫米波信道的稀疏特性，与基于移相器的结构相比，这种混合波束成形降低了复杂性和功耗。然而，由于这种基于开关的结构的二进制性质，在模拟域中设计最佳波束形成器的难度是令人望而却步的。因此，在这里，我们提出了一种新的方法来设计一个基于开关的混合波束形成器的大规模多输入多输出通信毫米波波段。首先，我们提出了一种解耦的模拟和数字波束形成器的联合优化的方法，将问题限制在一个秩约束的子空间。然后，我们通过两种方法近似解决方案：范数最大化（SHD-NM）和优化（SHD-QRQU）。在范数最大化方法中，我们提出了一个修改的顺序凸规划（SCP）过程，最大限度地提高互信息，同时解决由Frobenius范数近似对数行列式所引起的失配。在第二种方法中，我们采用QR分解的互信息的下限。我们还引入了线性约束，以包括常用的部分连接结构。最后，我们通过几个数值例子来说明所提出的方法的可行性和有效性。结果表明，所提出的方法能够密切跟踪无约束最优波束形成器和相移混合波束形成器提供的频谱效率，并优于竞争对手的基于开关的混合波束形成器。
2019-08-29 eess.SP
Spectral Efficiency Optimization for mmWave Wideband MIMO RIS-assisted Communication
可重构智能表面（RIS）是一种被动或半被动的异质元表面，由许多可调单元组成。RIS作为一种有前途的新技术正在获得发展势头，能够将传播环境转换为可控参数。在本文中，我们研究了协同设计的每个子载波的功率分配矩阵和多元素的RIS相移在下行链路中使用28 GHz频段的宽带MIMO传输。我们在改进RIS辅助链路方面的贡献包括：（1）增强了系统建模，包括路径损耗和阻塞建模，以及均匀矩形阵列（URA）设计;（2）设计了梯度上升协同设计算法;（3）对所提出的算法进行了渐近（Big O）复杂度分析和运行时复杂度评估。
2021-12-15 eess.SP
Hybrid mmWave MIMO Systems under Hardware Impairments and Beam Squint: Channel Model and Dictionary Learning-aided Configuration
基于压缩感知（compressive sensing，CS）的低开销信道估计在混合宽带毫米波（mmWave）多输入多输出（MIMO）系统中得到了广泛研究。在以前的工作中使用的信道稀疏字典建立从理想的阵列响应矢量上离散的到达/离开角评估。此外，假设这些字典对于所有子载波是相同的，而不考虑硬件损伤和波束偏斜的影响。在本文中，我们推导了一个通用信道和信号模型，该模型明确考虑了硬件损伤、实际脉冲整形函数和波束偏斜的影响，克服了以前工作中常用的毫米波MIMO信道和信号模型的局限性。然后，我们提出了一种字典学习（DL）算法，以获得稀疏字典嵌入硬件损伤，通过考虑波束斜视的影响，而不引入它的学习过程。本文还设计了一种波束偏斜和硬件损伤下的CS信道估计算法，该算法利用不同子载波上的信道结构，实现了低复杂度、高精度的信道参数估计。数值结果表明，所提出的DL和信道估计策略的有效性时，应用到现实的毫米波信道。
2022-10-17 eess.SP
Estimating Doubly-Selective Channels for Hybrid mmWave Massive MIMO Systems: A Doubly-Sparse Approach
在毫米波大规模多输入多输出（mMIMO）系统中，混合数字/模拟波束成形已被认为是克服严重的毫米波传播损耗的经济手段。为了便于mmWace mMIMO的波束成形，迫切需要获取准确的信道状态信息。为此，提出了一种新的双稀疏方法来估计混合mMIMO下的双选择性毫米波信道。通过明智设计的训练模式，可以联合利用毫米波信道所表现出的众所周知的波束空间稀疏性以及未充分研究的延迟域稀疏性来辅助信道估计。由于我们仔细的两个阶段（随机探测和转向探测）的设计，建议的信道估计器具有强大的鲁棒性，对双重（频率和时间）的选择性，同时享受的好处所带来的剥削双稀疏。与现有的替代方案相比，我们提出的信道估计器不仅被证明是更普遍的，但也大大减少了训练开销，存储需求以及计算复杂度。
2019-12-18 eess.SP
Trainable Proximal Gradient Descent Based Channel Estimation for mmWave Massive MIMO Systems
在这封信中，我们解决的问题，毫米波信道估计在大规模多输入多输出通信系统。利用波束空间中毫米波信道的稀疏性，我们将估计问题表示为稀疏信号恢复问题。为此，我们提出了一种基于深度学习的可训练近端梯度下降网络（TPGD-Net）。TPGD-Net将迭代近似梯度下降（PGD）算法展开为分层网络，梯度下降步长设置为可训练参数。此外，我们用一个神经网络取代了PGD算法中的邻近算子，该神经网络利用数据驱动的先验信道信息来隐式地执行邻近操作。为了进一步增强跨层特征信息的传递，我们在TPGD网络中引入了跨层特征注意力融合模块。我们在Saleh-Valenzuela信道模型和DeepMIMO数据集上的仿真结果表明，与最先进的毫米波信道估计器相比，TPGD-Net的性能优越。
2023-03-06 eess.SP
Low-Complexity Tensor-Based Channel Parameter Estimation for mmWave MIMO-Assisted Systems
Federal University of Ceará（塞阿拉联邦大学）
本文针对采用无源Butler矩阵波束成形的下行毫米波大规模MIMO系统，提出基于三阶PARAFAC张量的低复杂度信道估计框架，通过BALS优化降低计算开销，结合ESPRIT提取角度并推导CRLB，仿真显示其性能优于传统最小二乘方法。
2026-10-12 eess.SP
RIDNet Assisted cGAN Based Channel Estimation for One-Bit ADC mmWave MIMO Systems
针对单比特ADC毫米波MIMO系统中天线增加导致导频开销大、频谱效率下降的问题，提出一种结合cGAN与稀疏特征注意力盲去噪网络的信道估计方法，显著提升了估计性能并减少了导频传输。
2023-12-19 eess.SP
Cascaded Channel Estimation for RIS Assisted mmWave MIMO Transmissions
信道估计是可重构智能表面（RIS）辅助的毫米波（mmWave）通信中的一个难题。由于在这样的系统中级联信道的系数的数量紧密地依赖于基站天线的数量和RIS元件的数量的乘积，所以导频开销将非常高。在这封信中，我们提出了一个级联的信道估计框架的RIS辅助毫米波多输入多输出系统，在传输模型的宽带效应被认为是。然后，将宽带信道估计转化为参数恢复问题，利用少量的导频符号，采用牛顿正交匹配追踪算法进行信道参数的检测。此外，还引入了信道估计的Cramer-Rao下界。数值结果表明了所提出的信道估计方案的有效性。
2021-06-19 eess.SP
MIMO-SAR: A Hierarchical High-resolution Imaging Algorithm for mmWave FMCW Radar in Autonomous Driving
毫米波雷达正越来越多地集成到商用车中，以支持先进的驾驶辅助系统功能。当前车载雷达成像的一个关键缺点是由于天线尺寸和位置的形状因子限制而导致的方位分辨率差（对于侧视操作）。在本文中，我们提出了一种解决方案，通过一种新的多输入和多输出合成孔径雷达（MIMO-SAR）成像技术，适用于相干合成孔径雷达的原则，以提高侧视（角）分辨率的车载MIMO雷达。所提出的两阶段分层MIMO-SAR处理工作流程大大减少了计算量，同时保持图像分辨率。为了使合成孔径的相干处理，我们集成了一个雷达测距算法，估计自我雷达的轨迹。通过仿真和车载雷达平台的实测数据验证了MIMO-SAR算法的有效性。
2021-06-04 eess.SP
Joint Synchronization, Phase Noise and Compressive Channel Estimation in Hybrid Frequency-Selective mmWave MIMO Systems
用于在毫米波（mmWave）频率下操作的大波束成形增益需要获得信道信息以配置混合天线阵列。然而，先前提出的宽带信道估计策略假设完美的时间-频率同步并且忽略相位噪声，使得这些方法不切实际。因此，实现发射机和接收机之间的时间-频率同步以及在估计信道时校正相位噪声（PN）是为了在实际设置中配置混合预编码器和组合器而有待解决的最大挑战。在本文中，我们以前的工作的基础上，我们找到了最大后验概率（MAP）的解决方案的定时偏移（TO），载波频率偏移（CFO），PN和压缩信道估计的混合架构的宽带毫米波MIMO系统的联合问题。仿真结果表明，与5G新无线电通信标准中的波束训练协议相比，使用显著更少的训练符号，可以实现低SNR状态下的联合同步和信道估计，并且可以获得接近最佳的数据速率。
2019-06-05 eess.SP
Impact of Reflectors and MIMO on ML-Aided mmWave/sub-THz Blockage Prediction
本文结合机器学习与物理仿真提出 ML-EW 阻塞预警算法，评估反射体、MIMO 及频率等因素影响，可提前数十个 5G 帧预警并实现约 90% 以上准确率。
2025-09-01 eess.SP
Double-Sided Massive MIMO Transceivers for MmWave Communications
我们提出了实用的收发器结构的双边大规模多输入多输出（MIMO）系统。与标准的大规模多输入多输出不同，发射侧和接收侧都配备有高维天线阵列。我们利用多层滤波架构，并提出了新的分层收发器方案与实际的信道状态信息的要求，以简化我们的双边大规模多输入多输出系统的复杂性。我们进行了全面的模拟活动，调查不同的信道传播条件下的性能，并确定最合适的策略，建议收发器。我们的研究结果表明，协方差矩阵本征滤波器的设计在外部收发器层结合最大本征模传输预编码/最小均方误差组合在内部收发器层产生最佳的可实现的和速率性能为不同的传播条件和多用户干扰水平。
2019-11-10 eess.SP
Full-Duplex mmWave Massive MIMO Systems: A Joint Hybrid Precoding/Combining and Self-Interference Cancellation Design
毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统已经被认为是第五代（5G）和5G之后的无线通信网络的主要候选之一，以满足不断增长的容量需求。全双工技术可以进一步增强毫米波大规模多输入多输出系统的优势。然而，强自干扰（SI）是全双工技术的主要限制因素。因此，本文提出了一种新的基于角度的联合混合预编码/合并（AB-JHPC）技术，用于全双工毫米波MIMO系统。我们的主要目标是：（i）提高自干扰消除（SIC），（ii）增加预期的信号功率，（iii）减少信道估计开销，（iv）设计具有少量RF链的大规模多输入多输出系统。首先，AB-JHPC的RF级通过慢时变的离开角（AoD）和到达角（AoA）信息来开发。提出了一种联合发射/接收RF波束形成器设计，用于覆盖（不包括）预期（SI）信道的AoD/AoA支持。其次，AB-JHPC的BB级是通过减小尺寸的有效预期通道构造的。在BB阶段使用众所周知的奇异值分解（SVD）方法之后，我们还提出了一种新的半盲最小均方误差（S-MMSE）技术，通过使用AoD/AoA参数来进一步抑制剩余SI功率。数值结果表明，该方法能有效地消除SI信号。结果表明，AB-JHPC达到85.7 dB SIC和SIC的总量几乎线性增加，通过天线隔离技术。我们观察到，所提出的全双工毫米波大规模多输入多输出系统与其半双工对应物相比，随着天线阵列尺寸的增加和发射/接收天线隔离度的提…
2021-04-01 eess.SP
Asymptotically Near-Optimal Hybrid Beamforming for mmWave IRS-Aided MIMO Systems
针对IRS辅助毫米波MIMO系统，首次仅利用有效信道推导出反射向量与混合波束成形矩阵的联合优化近最优解，仿真证明其性能超越SOTA且对信道估计误差具有稳健性。
2024-04-25 eess.SP
Demo: MmWave Lens MIMO
在第五代（5G）通信中，射频透镜天线以其高天线增益和低硬件成本的优点被引入模拟/数字混合波束形成技术中。在本文中，我们设计和制造适当的射频透镜天线的毫米波通信中确定的仿真分析，并提出了一个实时毫米波透镜MIMO测试平台。此外，在传统的相移MIMO，波束偏斜，毫米波通信的宽带所造成的问题，估计与制作的RF透镜天线。
2020-04-27 cs.NI eess.SP
Cognitive-Driven Optimization of Sparse Array Transceiver for MIMO Radar Beamforming
认知多输入多输出（MIMO）雷达能够在复杂的动态环境中通过感知和学习自适应地调整系统参数。MIMO雷达的波束形成性能受波束形成权系数和收发机配置的影响。我们提出了一种认知驱动的MIMO阵列设计，其中波束形成权重和收发器配置都是自适应的，并在不同的环境条件下同时优化。感知-动作循环包括全虚拟阵列数据采集、协方差重构和天线选择联合设计收发阵列，通过迭代最小化加权混合L21范数提高二维组稀疏度，实现收发阵列的最优设计，并对收发天线间距施加约束以保证收发隔离度。仿真结果表明，该认知稀疏MIMO阵列在动态目标和干扰环境下具有良好的“感知-动作”能力，能够有效地增强波束形成和抗干扰能力。
2021-03-04 eess.SP
Environment-Aware and Training-Free Beam Alignment for mmWave Massive MIMO via Channel Knowledge Map
毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）通信系统被期望实现巨大的传输速率，前提是发射和接收波束与MIMO信道正确对准。然而，现有的波束对准技术依赖于信道估计或波束扫描，这导致过高的训练开销，特别是对于未来的无线系统，具有进一步增加的天线尺寸和更严格的要求，对成本有效的硬件架构。在本文中，我们提出了一种新的波束对准技术，这是环境感知和培训免费，通过利用新兴的概念，信道知识地图（CKM），连同用户的位置信息，是现成的在当代无线系统。CKM是一个站点特定的数据库，标记有发射机/接收机位置，它包含有用的信道信息，以促进或甚至实时获取信道状态信息（CSI）。提出了用于毫米波大规模多输入多输出系统中的波束对准的CKM的两个实例，即信道路径图（CPM）和波束索引图（BIM）。结果表明，与现有的基于训练的波束对准方案相比，所提出的CKM使能的环境感知波束对准能够大幅提高有效通信速率，即使有适度的用户定位误差，由于其显着节省了禁止的训练开销。
2021-02-19 eess.SP
Hybrid Beamforming Design for Wideband mmWave Full-Duplex Systems
最近，已经在3GPP版本15 - 17中的新无线电的5G LTE毫米波（mmWave）蜂窝通信中研究了全双工（FD）。FD允许在相同的资源上进行双向传输，并有可能减少延迟和加倍频谱效率。自干扰（SI）是主要缺点。SI可以比接收信号功率大几个数量级，使模数转换器（ADC）饱和并严重降低通信性能。大规模毫米波天线阵列可以为空间复用和SI抑制提供足够的自由度。在本文中，我们设计了空间波束形成器的相控阵已经内置到FD基站/中继扩展毫米波覆盖到一个单一的用户。我们提出交替投影来设计预编码器和组合器，以最大化上行链路和下行链路频谱效率的总和，同时使SI低于噪声基底。我们的贡献包括：（1）混合模拟/数字波束形成器设计算法，以消除模拟域中的SI，以避免ADC饱和，并在每个子载波上的数字域中;（2）全数字波束形成器设计算法;和（3）频谱效率，能量效率和中断概率的分析。在仿真中，所提出的算法优于波束控制，奇异值分解，角度搜索，和半双工技术。
2022-02-06 eess.SP
Fast Transceiver Design for RIS-Assisted MIMO mmWave Wireless Communications
本文针对收发端均采用均匀圆形阵列的RIS辅助MIMO毫米波通信系统，提出降低旋转角度对非循环信道矩阵影响的算法、收发端及RIS的相位优化方案和低复杂度快速逐符号ML检测方案，通过仿真验证了理论有效性。
2024-08-13 eess.SP
