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
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
Channel Estimation for Wideband MmWave MIMO OFDM System Exploiting Block Sparsity
本文研究了宽带毫米波MIMO OFDM系统的时域信道估计问题。通过传输频域导频符号以及不同的波束成形向量，我们观察到时域毫米波MIMO信道表现出信道延迟稀疏性，特别是不同空间方向之间的块稀疏性。然后，我们提出了一个时域信道估计利用块稀疏性（TDCEBS）计划，它总是旨在找到最好的非零块实现最大的投影的残差在每次迭代。特别地，我们使用5G New Radio推荐的用于生成宽带毫米波MIMO信道的ADDRiGa来评估系统性能。仿真结果验证了所提出的TDCEBS方案的有效性，所提出的方案优于现有的方案。
2022-03-12 cs.IT eess.SP math.IT
Uninformed-to-Informed Estimation: A Ping-Pong Positioning Method for Multi-user Wideband mmWave Systems
针对宽带毫米波动态UE定位，提出PELB驱动的乒乓框架，融合多子载波与多径信息并优化混合波束，以四分之一时隙资源实现至少16%精度提升。
2025-08-31 eess.SP
Wideband mmWave Channel Estimation for Hybrid Massive MIMO with Low-Precision ADCs
本文研究了低精度模数转换器（ADC）混合结构下宽带毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统的信道估计。为了设计用于混合结构的信道估计，需要优化模拟处理部件和频率选择性数字组合器。所提出的信道估计器遵循典型的线性最小均方误差（LMMSE）结构，并适用于任意信道模型。此外，对于毫米波中的稀疏信道，所提出的估计器通过结合正交匹配追踪（OMP）来减轻由低精度ADC引起的量化噪声而更有效地执行。因此，所提出的估计优于传统的计算机模拟结果表明。
2018-09-11 cs.IT eess.SP math.IT
Near-Field Sparse Bayesian Channel Estimation and Tracking for XL-IRS-Aided Wideband mmWave Systems
Zhejiang University（浙江大学）；Southern University of Science and Technology (SUSTech)（南方科技大学）
本文提出了一种基于张量的稀疏信道估计与跟踪算法，用于XL-IRS辅助的宽带毫米波系统，以提高信道估计精度并减少试点开销。
2026-01-16 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
Spatial Wideband Channel Estimation for MmWave Massive MIMO Systems with Hybrid Architectures and Low-Resolution ADCs
提出了一种基于混合结构和低分辨率模数转换器（ADC）的宽带毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统的信道估计器。考虑到在宽带毫米波大规模多输入多输出系统中不可忽略的天线阵列上的传播延迟，提出了一种离散时间信道模型，用于模拟空间宽带效应。此外，训练信号的设计，解决帧间，用户间和符号间的干扰时，空间宽带效应是不可忽略的。为了基于最大后验概率（MAP）准则估计连续谱上的信道参数，提出了基于牛顿化完全校正前向贪婪选择-交叉验证（NFCFGS-CV-based）的信道估计器。NFCFGS-CV是一种无网格的压缩感知（CS）算法，其终止条件由CV技术确定。基于CV的终止条件被证明达到最小平方误差（SE）。仿真结果表明，NFCFGS-CV优于最先进的基于网格CS的信道估计器。
2021-01-25 cs.IT eess.SP math.IT
FCFGS-CV-Based Channel Estimation for Wideband MmWave Massive MIMO Systems with Low-Resolution ADCs
针对宽带毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统，提出了一种基于前向贪婪选择-交叉验证（FCFGS-CV-based）的信道估计器。利用毫米波虚拟信道在角度域和延迟域中的稀疏性，将最大后验（MAP）信道估计问题转换为具有凹目标函数和稀疏性约束的优化问题。FCFGS算法是一种广义正交匹配追踪（OMP）算法，用于求解稀疏约束优化问题。此外，CV技术被用来确定适当的终止条件，通过检测过拟合时，稀疏水平是未知的。
2019-08-01 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Beamforming and Interference Cancellation in MmWave Wideband Full-Duplex Systems
全双工（FD）系统具有在相同频段中同时发送和接收的能力。FD系统可以减少拥塞和延迟，并提高覆盖范围和频谱效率。作为中继，它们可以增加范围并减少中断。全双工（FD）无线系统已经成为在毫米波和太赫兹系统中提供高带宽、低延迟和大数据处理的实用解决方案，以支持蜂窝网络、自动驾驶、排队、高级驾驶辅助和其他系统。然而，FD系统遭受可淹没模数转换器（ADC）的自干扰，从而导致非常低的频谱效率。在这种情况下，我们考虑一个蜂窝系统，其中上行链路和下行链路用户独立地与FD基站通信。所提出的贡献是（1）三个混合波束形成算法，以消除自干扰和增加接收功率，和（2）所提出的算法的中断概率，频谱效率和能量效率的评估。我们考虑全数字波束形成和上限作为基准。最后，我们展示了算法2与算法1和3以及传统方法（如波束转向、角度搜索和奇异值分解）相比对自干扰的弹性。
2021-10-23 eess.SP
Overcoming Beam Squint in Dual-Wideband mmWave MIMO Channel Estimation: A Bayesian Multi-Band Sparsity Approach
针对毫米波MIMO信道估计中的波束斜视问题，提出一种贝叶斯多频带稀疏方法，利用共同稀疏结构联合处理多子频带信号，并通过变分EM算法实现高精度估计。
2023-06-19 eess.SP
Radar Rainbow Beams For Wideband mmWave Communication: Beam Training And Tracking
提出一种利用雷达彩虹波束辅助毫米波宽带通信的ISAC系统，实现快速波束训练与跟踪，并通过多天线接收方案准确估计信道参数，达到接近理想信道信息的通信速率。
2024-03-14 eess.SP
AMP-SBL Unfolding for Wideband MmWave Massive MIMO Channel Estimation
在宽带毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统中，由于混合模数架构，信道估计是一个具有挑战性的问题，它压缩了接收到的导频信号，使信道估计成为一个压缩感知（CS）问题。然而，现有的高性能CS算法通常遭受高复杂度。另一方面，大带宽和大量天线所引起的波束偏斜效应会使估计性能恶化。本文首次采用频率相关的角度字典来补偿光束斜视角。然后，从两个方面对基于期望最大化（EM）的稀疏贝叶斯学习（SBL）算法进行了改进，即在每一次迭代中，E步由近似消息传递（AMP）实现以降低复杂度，而M步由深度神经网络（DNN）实现以提高性能。仿真结果表明，基于AMP-SBL展开的信道估计器具有较低的复杂度和较好的性能。
2023-02-01 cs.IT eess.SP math.IT
Wideband Coplanar Waveguide MIMO Antenna for 6G Millimeter-Wave Applications with Defected Ground Structure
本文提出一种面向6G毫米波频段（25-33.5 GHz）的宽带共面波导MIMO天线，采用DGS微带贴片结构设计单天线及2x2 MIMO天线，在8.5 GHz宽带回波损耗上表现优异。
2025-08-12 eess.SP
Beam Squint in Ultra-wideband mmWave Systems: RF Lens Array vs. Phase-Shifter-Based Array
在这篇文章中，我们讨论了超宽带毫米波（mmWave）系统的射频（RF）透镜的潜力。在波束偏斜方面，我们比较了所提出的RF透镜天线与基于移相器的阵列的混合波束形成。为了降低全数字波束成形的复杂性，研究人员提出了基于RF透镜的混合波束成形。然而，毫米波系统的使用导致带宽增加，这引起波束偏斜现象。我们首先找到了介质射频透镜天线中波束斜视的成因。基于各频率下的波束形成增益，验证了在特定情况下，射频透镜可以不受波束偏斜的影响。我们使用3D电磁分析软件来数值解释每种天线类型的波束偏斜。基于此结果，我们提出了降低的频谱效率的系统级模拟与三维室内光线追踪。最后，为了验证我们的分析，我们制作了一个实际的RF透镜天线，并使用毫米波NI PXIe软件定义无线电系统演示了实际性能。
2021-12-08 cs.NI cs.SY eess.SP
Channel Tracking and Hybrid Precoding for Wideband Hybrid Millimeter Wave MIMO Systems
在毫米波频率下使用大型阵列时，主要困难在于估计宽带信道，因为混合架构的使用充当接收信号的压缩级。此外，信道必须被跟踪，并且当考虑移动设置时，天线阵列定期重新配置以获得适当的波束成形增益。在本文中，我们专注于频率选择性毫米波信道的信道跟踪问题，并提出了两种新的信道跟踪算法，利用先验统计信息的到达角和离开角。利用这些先验信息，我们还提出了一种预编码和合并设计方法，以增加在信道跟踪过程中接收到的SNR，从而可以以低开销获得接近最佳的数据速率。在我们的数值结果中，我们分析了我们所提出的算法的性能，不同的系统参数。仿真结果表明，使用从5G新无线电信道模型中提取的信道实现，我们提出的信道跟踪框架能够实现接近最佳的数据速率。
2019-05-10 eess.SP
An Artificial Intelligence Enabled Signature Estimation of Dual Wideband Systems in Ultra-Low Signal-to-Noise Ratio
提出AI框架，利用去噪卷积神经网络和局部引力聚类，在超低信噪比下估计毫米波大规模MIMO系统的信道签名，恢复时空分集分支并推断路径数量。
2025-04-19 eess.SP
Near-Field Channel Estimation for Extremely Large-Scale Reconfigurable Intelligent Surface (XL-RIS)-Aided Wideband mmWave Systems
本文针对XL-RIS辅助的宽带毫米波系统，提出了一种基于多频率可并行子空间恢复框架和二维压缩感知的高效近场信道估计方法，通过构建宽带球面域字典解决近场波束斜移问题，实现了逼近理论下界的性能且计算复杂度与RIS元件数呈线性关系。
2023-04-02 cs.IT eess.SP math.IT
Diameter Estimation of Cylindrical Metal Bar Using Wideband Dual-Polarized Ground-Penetrating Radar
探地雷达（GPR）已成为土木工程结构中金属杆件定位的有效技术。然而，由于探地雷达的分辨率有限，现有的基于反射模式的方法对小直径地下金属棒的精确尺寸测量仍然是一个具有挑战性的问题。为了解决这个问题，我们提出了一个反射功率为基础的方法，通过探索之间的关系，酒吧的直径和最大功率的酒吧反射信号获得的宽带双极化探地雷达，它规避了现有的模式为基础的方法的分辨率限制。该方法利用金属杆固有的散射宽度和杆反射信号的宽带频谱，建立了杆直径与垂直极化天线和平行极化天线接收的杆反射信号功率比之间的理论关系。基于该理论关系，可以在探地雷达测量中使用所获得的功率比来估计棒直径。针对不同的探地雷达频谱、地下介质以及不同直径和深度的金属棒进行了模拟和实验，以证明该方法的有效性。实验结果表明，该方法具有较高的尺寸精度，在不同场景下的尺寸误差均小于10%。该方法操作简单，精度高，可用于地下金属棒的实时原位检测。
2022-12-26 eess.SP
Compressed Training for Dual-Wideband Time-Varying Sub-Terahertz Massive MIMO
6 G运营商可以使用毫米波（mmWave）和亚太赫兹（sub-THz）频带来满足对无线接入的不断增长的需求。Sub-THz通信伴随着毫米波通信的许多现有挑战，并增加了与更宽的带宽、更多的天线和更苛刻的传播相关的新挑战。值得注意的是，频率和空间宽带（双宽带）的影响是显着的亚太赫兹。本文提出了一种用于估计时变亚太赫兹MIMO-OFDM信道的压缩训练框架。构造了一组频率相关的阵列响应矩阵，使得能够通过多个测量向量（MMV）从跨子载波的多个观测中恢复信道。利用时间相关性，MMV最小二乘（LS）被设计为基于先前波束支持来估计信道，并且MMV压缩感知（CS）被应用于残差信号。我们将其称为MMV-LS-CS框架。两阶段（TS）和MMV FISTA为基础的（M-FISTA）算法提出了MMV-LS-CS框架。利用扩展损耗结构，提出了一种信道细化算法，用于估计主导路径的路径系数和时延。为了降低计算复杂度，提高波束分辨率，提出了一种基于分层码本的序贯搜索方法。数值结果表明MMV-LS-CS的信道估计精度比现有技术有了提高。
2023-02-20 eess.SP
RIS-Assisted Quasi-Static Broad Coverage for Wideband mmWave Massive MIMO Systems
可重构智能表面（RISs）可以建立良好的无线环境，以对抗毫米波（mmWave）频段的严重衰减和阻塞。然而，为了实现性能的最佳增强，瞬时信道状态信息（CSI）需要以与RIS元素的数量和用户的数量成比例的大开销为代价来估计。在本文中，我们设计了一个准静态的广泛覆盖的RIS与减少的开销的统计CSI的基础上。我们提出了一个设计框架，以合成的RIS，满足广泛的覆盖面定制的要求所反映的功率模式。对于广播信道的通信，我们将单个传输流的广泛覆盖推广到多个流的场景。此外，我们采用准静态的宽覆盖的多用户正交频分复用接入（OFDMA）系统，并推导出下行链路速率的解析表达式，证明了增加的功率增益反映的RIS。通过考虑信道估计的开销，所提出的准静态宽覆盖甚至优于使用瞬时CSI优化RIS相位的设计方法。数值模拟进行验证这些意见。
2022-03-01 cs.IT eess.SP math.IT
Reduced-Feedback Hybrid Precoding for Wideband mmWave MIMO-OFDM Systems via Hierarchical Interpolation
Academia Sinica（中央研究院）；National Sun Yat-sen University（国立中山大学）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；National Cheng Kung University（国立成功大学）
本文提出一种宽带毫米波MIMO-OFDM系统的降反馈混合预编码框架，通过分层插值减少数字预编码反馈负担，反馈减少约98.34%，兼具良好性能与鲁棒性。
2026-10-27 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Learning-based Channel Estimation for Wideband Hybrid MmWave Massive MIMO
在实际的毫米波大规模多输入多输出（MIMO）系统中，为了降低硬件成本和能耗，模数混合（HAD）结构被广泛采用。然而，由于收发器处仅有有限的射频（RF）链，HAD上下文中的信道估计是具有挑战性的。虽然各种压缩感知（CS）算法已经被开发来解决这个问题，通过利用固有的信道稀疏性和稀疏性结构，实际的影响，如功率泄漏和波束偏斜，仍然可以使真实的信道特征偏离假设的模型，并导致性能下降。同时，CS算法的大量迭代导致的高复杂度阻碍了其在实际中的应用。为了解决这些问题，我们开发了一种基于深度学习（DL）的信道估计方法，其中稀疏贝叶斯学习（SBL）算法被展开为深度神经网络（DNN）。在每个SBL层中，稀疏角域信道的高斯方差参数由定制的DNN更新，该DNN能够有效地捕获各种域中复杂的信道稀疏结构。此外，测量矩阵进行联合优化，以提高性能。然后，所提出的方法被扩展到多块的情况下，信道在时间上的相关性被进一步利用，以自适应地预测测量矩阵，并促进高斯方差参数的更新。基于仿真结果，所提出的方法显着优于现有的方法，但降低了复杂性。
2022-05-10 cs.IT eess.SP math.IT
Beamspace Channel Estimation for Wideband Millimeter-Wave MIMO: A Model-Driven Unsupervised Learning Approach
毫米波（mmWave）通信已经成为集成了广泛的数据需求应用的未来无线网络的有前途的技术之一。为了补偿毫米波信道衰减大的问题，同时避免硬件开销，提出了一种基于透镜的波束域大规模多输入多输出（MIMO）系统。然而，宽带毫米波系统中的波束偏斜效应使得信道估计非常具有挑战性，特别是当接收器配备有有限数量的射频（RF）链时。此外，在新环境中使用毫米波系统之前无法获得真实信道数据，这使得无法使用预先设置的真实数据来训练基于深度学习（DL）的信道估计器。为了解决这个问题，我们提出了一个模型驱动的无监督学习网络，命名为学习去噪的广义期望一致（LDGEC）信号恢复网络。通过利用Stein的无偏风险估计器损失，LDGEC网络可以仅用与导频符号相对应的有限测量来训练，而不是真实的信道数据。即使是为无监督学习设计的，LDGEC网络也可以通过逐去噪的方式用真实信道进行监督训练。数值结果表明，当接收机配备有少量RF链和低分辨率ADC时，基于LDGEC的信道估计器显著优于最先进的基于压缩感知的算法。
2021-05-12 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
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
Near-Field Wideband Channel Estimation for Extremely Large-Scale RIS-Aided Communication Systems
University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；National Key Laboratory of Wireless Communications（无线通信国家重点实验室）
本文研究了由超大规模RIS（XL-RIS）辅助的OFDM系统宽带信道估计问题，提出了一种频率无关的正交字典，通过扩展离散傅里叶变换矩阵，实现了宽带级联信道的二维块稀疏表示，从而在定制压缩感知框架中有效解决了信道估计问题。
2026-03-23 eess.SP
Two-Stage Rotation-Based Joint ToA-AoA Estimation for Spatial Wideband Systems
针对毫米波/太赫兹系统中空间宽带效应导致的AoA-ToA区间偏移及网格失配引发的频谱泄漏问题，提出两阶段基于旋转的超分辨率特征估计算法，可处理多种场景的波束斜视效应，经仿真验证优于现有窄带算法。
2026-10-30 eess.SP
FDD Channel Estimation via Covariance Identification in Wideband Massive MIMO Systems
针对宽带大规模MIMO的FDD信道估计问题，提出一种利用信道协方差慢时变特性与信道结构的协方差识别方法，可缩短训练序列、降低计算复杂度，适配6GHz以下及毫米波频段的波束斜视效应。
2018-12-03 eess.SP
The Manifestation of Spatial Wideband Effect in Circular Array: From Beam Split to Beam Defocus
针对均匀圆阵宽带通信中移相器失配引发的波束散焦问题，本文分析了该效应与均匀线阵波束分裂的区别及波束成形损耗，采用基于实时延迟器件的延迟-相位预编码架构缓解该效应，并通过仿真验证了其有效性。
2023-05-04 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
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
Reconfigurable Intelligent Surface Deployment for Wideband Millimeter Wave Systems
本文针对宽带毫米波MIMO系统，提出一种基于用户速率下界的启发式RIS部署策略，通过优化RIS朝向最大化服务用户数，仿真验证其能有效提升总速率，且性能仅比穷举搜索低约7.6%。
2023-12-28 eess.SP
Wideband Channel Estimation with A Generative Adversarial Network
在诸如毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）的高载波频率下的通信需要在低SNR下对非常大的带宽进行信道估计。因此，为每个相干带宽分配正交导频音导致过多的导频。我们利用生成对抗网络（GANs）在低信噪比下准确估计具有少量导频的频率选择性信道。该方法首先通过训练生成网络学习从真实但未知的信道分布中产生信道样本，然后根据当前接收信号优化网络的输入向量，以此作为先验估计当前信道。我们的研究结果表明，在-5 dB的SNR，即使采用一位移相器的收发器，我们的设计实现了相同的信道估计误差的LS估计器与SNR = 20 dB或LMMSE估计器在2.5 dB，都与全数字架构。此外，基于GAN的估计器将所需的导频数量减少了约70%，而不会显着增加估计误差和所需的SNR。我们还表明，生成网络似乎并不需要重新训练，即使集群和射线的数量发生很大变化。
2020-12-22 eess.SP
ADMM Enabled Hybrid Precoding in Wideband Distributed Phased Arrays Based MIMO Systems
基于分布式相控阵的多输入多输出（DPA-MIMO）是最近提出的一种高度可重构的架构，其能够在毫米波（mmWave）系统中实现空间复用和波束成形。在这项工作中，我们专注于处理混合预编码的宽带DPA-MIMO系统与正交频分复用（OFDM）调制。更具体地说，我们提出了一种交替方向乘法器（ADMM）启用混合预编码方法的基础上交替优化框架，简称ADMM-AltMin，这样的合作阵列的子阵列结构。仿真结果表明，所提出的ADMM-AltMin方法实现了良好的性能与实际量化的移相器考虑。
2019-08-24 cs.IT eess.SP math.IT
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
Beamforming Algorithm for Multiuser Wideband Millimeter-Wave Systems with Hybrid and Subarray Architectures
我们提出了一种波束形成算法的多用户宽带毫米波（mmWave）通信系统，其中一个接入点使用混合模拟/数字波束形成，而多个用户站具有相控阵与一个单一的RF链。该算法比文献中的其他算法运行在更一般的模式下，具有更低的计算复杂度和训练开销。在整个文件中，我们描述：i）新型波束形成器集合的构造ii）波束形成算法，其使用码本上的训练传输来选择使沿带宽的接收和功率最大化的波束形成器，以及iii）在毫米波WLAN的标准室内场景中使用通过统计和射线跟踪模型获得的信道对算法进行数值验证。我们的算法被设计为在宽带OFDM系统中服务于多个用户，并且不需要信道矩阵知识或特定的信道结构。此外，我们将天线的具体方面的分析，如天线耦合，元素辐射模式，和波束斜视。虽然没有其他的解决方案，本文研究的一般系统，我们的特征算法的可实现的速率，并表明，它达到了70%以上的频谱效率（1.5和3 dB的SNR损失之间）相对于理想的全数字波束形成在分析的情况下。我们还表明，对于某些特殊情况，我们的算法具有与文献中其他解决方案相似的总速率性能，同时提供显着更低的计算复杂性（与天线数量呈线性相关）和更短的训练开销。
2019-05-10 cs.IT eess.SP math.IT
A Wideband Sliding Correlator based Channel Sounder in 65 nm CMOS: An Evaluation Board Design
毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）频率的宽带宽刺激了无线传感、成像、定位、云计算等领域的各种应用。这些新兴应用促使无线通信硬件以标称成本、最小尺寸和功耗在多千兆赫（GHz）带宽下操作。当前用于研究和测量无线信道的信道探测系统实现利用来自多个制造商的许多商业上可获得的部件，这些部件导致复杂且大型的组件，在组成部分之间具有许多昂贵且脆弱的电缆互连，并且通常实现低于1GHz的系统带宽。本文介绍了一种评估板（EVB）的设计，其特点是在一个单一的单片集成电路（IC），采用65 nm CMOS工艺制造的2 GHz零到零射频带宽的滑动分频器为基础的信道探测器。EVB环境提供了用于信号接口、放大、缓冲的必要外围设备，并且能够集成到信道探测系统的发射机和接收机中，从而通过集成设计降低了复杂性、尺寸和成本。EVB上的信道探测器IC是世界上第一个采用低成本CMOS技术实现千兆比特/秒基带操作的芯片，使全球研究界现在能够拥有一种廉价、紧凑的信道探测器系统，具有纳秒级时间分辨率，可用于检测无线信道中的多径信号。
2020-09-28 eess.SP
Beam-Coherence-Aware Two-Stage Digital Combining for mmWave MU-MIMO Systems
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；BeammWave AB（BeammWave公司）
本文提出一种两阶段数字组合架构，通过压缩信号减少终端处理负担，结合波束相干性和通道几何特性，提升毫米波多用户MIMO系统的频谱效率。
2026-03-27 cs.IT eess.SP math.IT
FlexLink: Decoupling Control and Data Beams for Next-Generation Wideband Networks
Rensselaer Polytechnic Institute（伦斯勒理工学院）；University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
针对相控阵在超宽带和大规模天线阵列中无法同时支持控制与数据多波束的问题，FlexLink提出一种新型延迟相控阵架构，通过联合频率和空间能量重分布实现多窄波束，在4-7 GHz硬件平台上首次实验验证了控制与数据波束的解耦，频谱效率相比传统相控阵提升近一倍。
2026-05-31 cs.NI eess.SP
Architecture-Algorithmic Trade-offs in Multi-path Channel Estimation for mmWAVE Systems
5G毫米波大规模MIMO系统可能部署在密集的城市场景中，其中增加网络容量是主要目标。毫米波收发器设计中的一个关键组件是信道估计，由于非常大的信号带宽（GHz量级）意味着显著的分辨空间多径，加上大规模MIMO的Tx/Rx天线数量大，信道估计是具有挑战性的。这导致显著增加的训练开销，这又导致不可接受的高计算复杂性和功率成本。因此，我们的工作突出了收发器架构和接收器信号处理算法选择的相互作用，从根本上解决（移动）手机功耗，性能下降最小。我们调查的权衡，使混合波束成形毫米波接收机和信道估计算法，利用可用的稀疏性，在这样的宽带场景的结合。探索用于稀疏信道估计的压缩感知（CS）框架--二进制迭代硬阈值（BIHT）\cite{jacques2013robust}，然后是具有不同量化（ADC）级别的线性重建方法--以比较比特深度和采样率之间的权衡对于给定的ADC功率预算。BIHT+线性重构方法的性能分析通过对5G指定多径信道模型的仿真研究进行，并与Oracle辅助的边界进行比较以进行验证。
2022-09-07 cs.IT eess.SP math.IT
Near-Field Wideband Channel Estimation for Extremely Large-Scale MIMO
毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）波段的超大规模多输入多输出（XL-MIMO）在支持极高波束形成增益以及超宽带频谱资源方面起着重要作用。不幸的是，准确的宽带XL-MIMO信道估计受到称为近场波束分裂效应的新挑战。现有的工作要么忽略了准确的近场信道模型，要么未能利用波束分裂效应，导致宽带XL-MIMO的信道估计精度差。为了解决这个问题，本文提出了一种基于双线性模式检测（BPD）的方法来准确地恢复宽带XL-MIMO信道。通过分析近场宽带信道的特性，首先揭示了近场波束分裂效应的双线性模式，即近场信道在角度域和距离域的稀疏支持集都可以看作是频率的线性函数。然后，受经典的同时正交匹配追踪技术的启发，我们使用双线性模式来估计每个近场路径分量在所有频率下的到达角（AoA）和距离参数。通过这种方式，整个宽带XL-MIMO信道可以通过压缩感知算法恢复。此外，我们提供的计算复杂性的算法相比，现有的算法。仿真结果表明，在存在近场波束分裂效应的情况下，该方法能够实现宽带近场XL-MIMO信道的精确估计。
2022-12-16 cs.IT eess.SP math.IT
An Alternating Direction Algorithm for Hybrid Precoding and Combining in Millimeter Wave MIMO Systems
毫米波（mmWave）技术是未来无线通信系统的最有前途的候选者之一，因为它可以提供大的未充分利用的带宽，并且简化了帮助克服在这些频率处发生的严重信号衰减所需的大天线阵列的实现。为了降低全数字毫米波预编码器和组合器的高成本和功耗，通常采用基于模拟移相器的混合模拟/数字设计。在这项工作中，我们推导出一种迭代算法的混合预编码和合并设计的空间复用毫米波大规模多输入多输出（MIMO）系统。为了解决模拟移相器的硬件约束问题，我们采用交替方向乘法器（ADMM）将混合设计问题分解为一系列更小的子问题。这导致迭代算法，其中模拟预编码器/组合器的设计包括闭合形式解，随后是在具有相等幅度元素的矩阵集合上的简单投影。它最初是为全连接结构开发的，然后扩展到部分连接结构，允许更简单的硬件实现。此外，为了应对更可能的宽带场景，其中信道是频率选择性的，我们还将该算法扩展到基于正交频分复用（OFDM）的毫米波系统。在不同场景下的仿真结果表明，所提出的设计算法能够实现接近最佳全数字解决方案的性能，并可以与广泛的天线，RF链和数据流的配置。
2019-03-29 eess.SP
Sensing aided Channel Estimation in Wideband Millimeter-Wave MIMO Systems
在这项工作中，上行链路信道估计问题被认为是毫米波（mmWave）多输入多输出（MIMO）系统。众所周知，信道估计中的导频开销和计算复杂度随着天线数目和带宽而增加。为了克服这一点，所提出的方法允许在基站的信道估计由感测信息辅助。感测信息包含对环境中的散射体位置的估计。提出了一种同时加权正交匹配追踪（SWOMP）-稀疏贝叶斯学习（SBL）算法，有效地将此感知信息的通信信道估计过程。所提出的框架可以应对a）存在于感测信息中的散射体与通信信道不相关联以及b）散射体的位置中的缺陷的场景。仿真结果表明，该算法仅以少量导频开销为代价，就能获得良好的宽带性能。最后，Cramer-Rao界（CRB）的角度估计和多径信道增益的SBL推导出，所提出的算法的本地可识别性提供了宝贵的见解。
2023-02-04 cs.IT eess.SP math.IT
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
MmWave MIMO Communication with Semi-Passive RIS: A Low-Complexity Channel Estimation Scheme
可重构智能表面（RISs）在无线通信领域受到了广泛的关注。可以控制RIS将入射波从发射器反射到接收器;这一功能被认为从根本上有助于超越5G无线技术。典型的RIS由完全无源元件组成，这需要在别处进行高维信道估计。因此，在本文中，我们提出了一个半无源的大规模RIS架构配备了只有一小部分的简化接收机单元，只有1位量化。在此基础上，提出了一种基于交替方向乘法器（ADMM）的方法，在无源RIS单元上恢复训练信号，然后结合信道稀疏化和广义近似消息传递（GAMP）算法得到全局信道。我们提出的方案利用了稀疏性和低秩属性的信道在联合空间-频率域的宽带毫米波多输入多输出（MIMO）通信系统。仿真结果表明，该算法可以显着减少所需的导频信号进行准确的信道估计，并优于以往的方法，即使在更少的接收单元。
2021-09-14 cs.IT eess.SP math.IT
A Wideband Sliding Correlation Channel Sounder in 65 nm CMOS: Evaluation Board Performance
无线传感、位置定位、机器人等新兴应用是由毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）频率下的超宽带宽驱动的。在这些极高频率下的无线信道的表征和有效利用需要信道的无线电传播特性的详细知识。这种知识是通过使用无线收发器对操作条件的经验观察而开发的，所述无线收发器通过信道探测来测量脉冲响应。如今，先进的通道探测器依赖于几个庞大的RF硬件组件，这些组件具有复杂的互连、大寄生效应和sub-GHz RF带宽。本文提出了一种紧凑的基于滑动相关的信道探测器基带上的单片集成电路（IC），使用65 nm CMOS，实现为一个评估板，实现2 GHz的RF带宽。该IC是世界上第一个采用低成本CMOS实现的每秒千兆位通道发声器基带。所提出的单板系统可用于发射和接收基带，以研究多径特性和路径损耗。因此，单板实现提供了一个廉价和紧凑的解决方案，滑动相关为基础的信道探测1纳秒多径延迟分辨率。
2021-06-12 cs.SY eess.SP eess.SY
Channel-Coherence-Adaptive Two-Stage Fully Digital Combining for mmWave MIMO Systems
本文针对毫米波MIMO移动UE场景，提出一种信道相干自适应的两级全数字合并方案，通过降维与分时更新降低复杂度，并优于混合波束成形。
2025-08-06 cs.AR eess.SP
Codebook-Based Beam Tracking for Conformal ArrayEnabled UAV MmWave Networks
Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学）；University of Houston（休斯顿大学）；Kyung Hee University（庆熙大学）
针对无人机三维移动与姿态变化导致的毫米波窄波束跟踪难题，提出共形阵列架构、分层码本及结合高斯过程预测与自适应波束宽度控制的多用户跟踪方案。
2024-04-08 cs.LG eess.SP
Online Resource Management for the Uplink of Wideband Hybrid Beamforming System
本文针对基站射频链少于用户数的宽带混合波束成形上行多信道场景，研究耦合的波束选择、用户选择与功率分配问题，提出4种不同耦合度的在线顺序方案，数值实验显示合理启发式算法性能显著优于基准。
2025-02-23 cs.NI eess.SP
Vandermonde Constrained Tensor Decomposition for Hybrid Beamforming in Multi-Carrier MIMO Systems
混合波束成形已经发展成为一种有前途的技术，在毫米波MIMO系统中提供系统性能和设计复杂度之间的平衡。现有的混合波束成形方法对模拟预编码器/组合器施加单位模约束或码本约束，这又导致性能开销折衷。本文提出了一个张量框架来处理宽带混合波束形成问题，与Vandermonde约束的模拟预编码器/组合器。所提出的方法在性能、开销和复杂度之间取得了平衡。在3GPP链路级测试台上的数值结果表明，所提出的方法相对于基于码本的方法的有效性，同时获得相同的反馈开销。此外，所提出的方法被证明可以实现与单位模数方法相当的性能，同时大幅减少开销。
2022-11-30 eess.SP
Emulation of Closely Spaced Spatial Sensing Targets Using a Parabolic Cylindrical Compact Range with a Multi-Feed Amplitude-Phase Controlled Linear Array
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国家移动通信实验室）；China Automotive Technology and Research Center Co., Ltd（中国汽车技术研究中心有限公司）；Beihang University（北京航空航天大学）；Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）
针对ISAC基站OTA测试需求，提出集成RTS、APM网络与多馈源线性阵列及SPCCR的系统，可在±10°方位角内高精度模拟紧密间隔多目标，经仿真与实测验证。
2026-09-15 eess.SP
Symbol-Level Mask-Compliant Hybrid Precoding for Multi-User MIMO-OFDM Systems
University of Minnesota（明尼苏达大学）；Cisco Systems（思科系统）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）
本文研究了多用户MIMO-OFDM系统中符号级符合掩码的混合预编码设计，旨在最小化下行链路均方误差，在考虑最大发射功率、削波和OOB频谱掩码约束条件下，提出基于MMSE的块坐标下降算法。
2026-04-20 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
