Coupling Matrix-based Beamforming for Superdirective Antenna Arrays
在大多数多输入多输出（MIMO）通信系统中，例如，大规模MIMO，天线间距一般不小于半个波长。它有助于减少互耦合，从而方便系统设计。最大阵列增益是此设置中的天线数量。然而，当天线间距非常小时，紧凑阵列的阵列增益可以与天线数量的平方成比例-一个比传统阵列大得多的值。然而，为了实现这种所谓的“超方向性”，已知激励系数（波束成形向量）的计算是一个具有挑战性的问题。本文基于一种新的耦合矩阵使能方法，推导了超定向阵列的波束形成矢量。我们还提出了一种方法来获得耦合矩阵，这是由球面波展开法和有源元件图案。全波电磁仿真验证了该方法的有效性。仿真结果表明，当应用本文方法得到的波束形成矢量时，所设计的偶极子天线阵的方向性与理论值吻合较好。
2022-04-25 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming Inferring by Conditional WGAN-GP for Holographic Antenna Arrays
本文针对全息天线阵列波束赋形开销高的问题，提出基于条件WGAN-GP的方法，仅用极少量信道信息推断完整波束赋形矩阵，在保持与WMMSE算法相当性能的同时将开销降低超过50%。
2024-05-16 cs.IT eess.SP math.IT
Downlink Beamforming with Pinching-Antenna Assisted MIMO Systems
本研究探讨了多用户MIMO下行传输中采用夹持天线系统（PAS）的混合波束成形问题，通过联合优化数字预编码器和夹持元件激活位置以最大化加权和速率，并开发了一种基于分数规划的低复杂度迭代算法，显著提升了系统吞吐量。
2025-02-03 cs.IT eess.SP math.IT
Generalized Firefly Algorithm for Optimal Transmit Beamforming
本文提出广义萤火虫算法，用于求解发射波束成形优化问题，并在经典、认知、RIS辅助发射波束成形及RIS辅助无线功率传输场景中验证其能以较低复杂度获得更优解。
2023-10-27 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Beamforming and Antenna Position Optimization for Fluid Antenna-Assisted MU-MIMO Networks
针对流体天线辅助MU-MIMO网络，提出联合优化波束成形与天线位置以最大化加权和速率的方法，采用块坐标上升和并行MM算法，并实现去中心化以降低计算复杂度，显著提升性能。
2025-09-25 cs.IT eess.SP math.IT
Coordinated Beamforming in Quantized Massive MIMO Systems with Per-Antenna Constraints
在这项工作中，我们提出了一种解决方案，用于协调波束成形的大规模下行链路（DL）通信系统与低分辨率数据转换器时，采用每天线功率约束，限制了最大天线功率，以减轻硬件成本。为此，我们制定和解决的粗量化DL系统与目标信号干扰加噪声比的要求的天线功率极大极小问题。我们表明，相关的拉格朗日对偶与不确定的噪声协方差矩阵实现零对偶间隙和对偶解决方案可以用来获得原始DL解决方案。利用强对偶性，我们提出了一种迭代算法来确定最优对偶解，并用于计算最优DL波束形成器。我们进一步更新噪声协方差矩阵使用最佳DL解决方案与相关的次梯度和执行投影到可行域。通过仿真，我们评估所提出的方法在最大天线功耗和峰均功率比，这是直接关系到硬件效率。
2021-10-19 cs.IT eess.SP math.IT
Towards a Connected Sky: Performance of Beamforming with Down-tilted Antennas for Ground and UAV User Co-existence
为空中用户（例如蜂窝连接的无人机）提供连接是未来蜂窝系统的关键挑战。在本文中，使用共轭波束形成的同时内容交付与多个地面用户共存的AU进行了研究。特别地，考虑通过空间复用服务空中和地面用户的均匀分布的大规模多输入多输出使能的地面基站的内容递送网络。对于该模型，成功的内容递送概率被导出为系统参数的函数。各种系统参数，如天线下倾角，AU海拔高度，调度用户的数量，和天线的数量上可实现的性能的影响进行了研究。结果表明，每当AU的高度低于BS的高度，天线下倾角产生的AU和GU的性能之间的内在权衡。然而，如果AU高度超过BS高度，则以相当大的角度向下倾斜BS天线改善AU和GU两者的性能。
2019-07-11 cs.IT eess.SP math.IT
Proximal Policy Optimization-based Transmit Beamforming and Phase-shift Design in an IRS-aided ISAC System for the THz Band
本文提出了一种工作在太赫兹（THz）波段的红外辅助集成传感和通信（ISAC）系统，以最大限度地提高系统容量。将发射波束形成和相移设计问题转化为具有遍历约束的通用优化问题。在多用户多输入单输出（MISO）场景下，采用基于梯度的原-对偶近端策略优化（PPO）实现发射波束形成和相移设计的联合优化。具体地说，演员部分产生连续的发射波束形成和批评部分负责离散相移设计。基于MISO场景，我们研究了一个分布式PPO（DPPO）框架，在多用户多输入多输出（MIMO）场景下的多线程学习的概念。仿真结果表明，原始-对偶PPO算法及其多线程版本的发射波束形成和相移设计的有效性。
2022-03-21 cs.IT eess.SP math.IT
Movable Antenna-Enhanced Multiuser Communication: Optimal Discrete Antenna Positioning and Beamforming
本文研究MA赋能的多用户MISO系统资源分配问题，联合优化基站波束成形与离散天线位置以最小化发射功率并保证用户SINR，利用广义Bender分解迭代算法求得全局最优解，显著降低了发射功率和所需天线数。
2023-08-04 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Multiuser Beamforming With Movable Antenna Arrays
China Telecom Beijing Research Institute（中国电信北京研究院）；University of Alberta（阿尔伯塔大学）；Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）
提出基于可移动天线的安全多用户传输框架，通过联合优化数字波束赋形和天线位置最大化总保密速率，采用分数规划和块坐标下降法实现高效求解。
2026-06-03 cs.IT eess.SP math.IT
Cascaded Channel Estimation for IRS-assisted Mmwave Multi-antenna with Quantized Beamforming
在这封信中，我们优化的级联信道的信道估计器在智能反射面（IRS）辅助毫米波（mmWave）多天线系统。在该系统中，接收端采用了量化波束形成的混合结构。与传统的多输入多输出（MIMO）系统不同，由于IRS通常是一个无源阵列，信号处理能力有限，因此信道估计的设计具有挑战性。我们推导出优化的信道估计器在一个封闭的形式重新制定的级联信道估计在这个系统中的问题，利用典型的均方误差（MSE）标准。考虑到毫米波信道中可能存在的信道稀疏性，我们通过利用信道稀疏性进一步提高性能和降低计算复杂性来推广所提出的方法。仿真结果表明，所提出的估计器显着优于现有的。
2020-10-02 cs.IT eess.SP math.IT
DBRAA: Sub-6 GHz and Millimeter Wave Dual-Band Reconfigurable Antenna Array for ISAC
本文提出双频段可重构天线阵列DBRAA，通过天线复用和混合波束成形实现sub-6G与毫米波频段的ISAC，并设计解耦优化算法最大化通信和速率。
2025-03-27 cs.IT math.IT
Blind Adaptive Beamforming Based on Constrained Constant Modulus RLS Algorithm for Smart Antennas
本文研究了智能天线盲自适应波束形成算法在实际环境中的性能。一个约束恒模（CCM）的设计准则，并用于推导递归最小二乘（RLS）型优化算法。此外，两种情况下被认为是在文件中分析其性能。仿真结果表明，该方法与其他已知的盲自适应波束形成方法相比，具有更好的性能。实验结果表明，该方法具有较快的收敛速度、较好的环境鲁棒性和较好的跟踪能力。
2013-03-07 cs.IT math.IT
Movable Antenna-Aided Hybrid Beamforming for Multi-User Communications
本文提出可移动天线辅助的子连接混合波束赋形方案，通过交替优化联合设计数字/模拟波束赋形器与子阵列位置，显著提升多用户系统总速率，并在大移动区域下超越全连接固定天线阵列。
2024-04-01 cs.IT eess.SP math.IT
Investigation of Holographic Beamforming via Dynamic Metasurface Antennas in QoS Guaranteed Power Efficient Networks
针对DMA辅助MISO系统，提出基于交替优化和半定规划的功率最小化算法，实现全息波束赋形，保证用户SINR，并分析DoF限制随用户数增加的性能权衡。
2025-04-07 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Beamforming and Antenna Movement Design for Moveable Antenna Systems Based on Statistical CSI
针对可移动天线增强MIMO系统，本文基于统计CSI联合优化天线位置与发射协方差矩阵，提出CSSCA算法及线性、平面移动模式，显著提升可达速率。
2023-08-18 cs.IT eess.SP math.IT
Transformer-Based Hybrid Beamforming with Reconfigurable Pixel Antenna for HAPS Communications
本文提出了一种基于Transformer的混合波束成形框架，用于高海拔平台站（HAPS）通信中的可重构像素天线（RPA）配备的大规模多输入多输出（MIMO）系统。该框架包含两个关键组件：1）一种利用Transformer编码器确定每个天线元件辐射模式的可重构模式网络；2）一种利用模型驱动残差学习计算基于SVD初始化的模拟和数字预编码的混合波束成形网络。仿真结果表明，所提出的PR-HBFNet接近贪心基准的频谱效率，同时显著降低了计算复杂度。
2026-05-18 cs.IT math.IT
Electromagnetic Hybrid Beamforming for Holographic Communications
本文提出基于三维超方向性全息天线阵列的电磁混合波束赋形方案，通过联合优化模拟激励电流与数字预编码，消除方向图畸变并实现全空间可编程聚焦，仿真显示和速率增益超过传统算法150%。
2024-10-23 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming Performances of Holographic Surfaces
该研究建立通用互耦模型分析全息表面波束成形性能，发现考虑互耦时阵列致密化可显著提升增益与分辨率，且增益存在间距相关的饱和特性。
2023-11-08 cs.IT math.IT
Unequally Sub-connected Architecture for Hybrid Beamforming in Massive MIMO Systems
近年来，提出了多种用于大规模多输入多输出（MIMO）系统的混合模拟-数字波束形成架构，以降低能耗和实现成本。在这些架构的模拟处理网络中，实际的子连接结构需要比全连接结构更低的功耗和硬件复杂度，但不能充分利用波束成形增益，这导致整体性能的损失。在这项工作中，我们提出了一种新的不平等的子连接架构的混合合并在接收机的大规模MIMO系统，采用不等数量的天线在子天线阵列。所提出的架构的最佳设计解析推导，并包括天线分配和信道排序方案。仿真结果表明，在子连接系统中，通过不均匀地分配天线到子阵列，可以使系统的总可达速率提高10%以上，但代价是功耗略有增加。此外，为了减少计算复杂性参与寻找连接到每个射频（RF）链的天线的最佳数量，我们提出了三个低复杂度的天线分配算法。仿真结果表明，它们可以产生显着降低复杂性，同时实现接近最佳的性能。
2019-08-27 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Antenna Position and Beamforming Optimization with Self-Interference Mitigation in MA-ISAC System
针对全双工单基地MA-ISAC系统，提出联合优化天线位置与收发波束成形的AO算法，通过KKT闭式解和CFGS抑制近场自干扰，显著提升通信与感知性能。
2025-05-14 cs.IT eess.SP math.IT
Max-Min Fairness in IRS-Aided Multi-Cell MISO Systems via Joint Transmit and Reflective Beamforming
研究了一种智能反射面（IRS）辅助的多小区多输入单输出（MISO）系统，该系统由多个多天线基站（BS）组成，每个基站与一个单天线用户通信，其中专门部署了一个IRS来辅助无线传输和抑制小区间干扰。在此设置下，我们联合优化协调的发射波束形成在BS和反射波束形成在IRS，最大化的最小加权接收信号干扰加噪声比（SINR）在用户的目的，在BS和IRS的反射约束的个人最大发射功率约束。为了解决困难的非凸最小SINR最大化问题，我们提出了有效的算法交替优化的基础上，其中的发射和反射波束成形矢量的交替方式进行优化。特别是，我们使用二阶锥规划（SOCP）优化的协调发射波束形成，并开发两个有效的设计更新的反射波束形成的半定松弛（SDR）和连续凸逼近（SCA）的技术的基础上，分别。数值结果表明，使用IRS导致显着更高的SINR值比基准计划没有IRS或没有适当的反射波束成形优化，而开发的SCA为基础的解决方案优于SDR为基础的一个实现复杂度较低。
2020-02-07 cs.IT eess.SP math.IT
Retrodirective Large Antenna Energy Beamforming in Backscatter Multi-User Networks
在这封信中，我们研究了多用户网络中能量波束成形（EB）的新技术，该技术将发射机侧的大天线后向性与能量接收机处的信号后向散射相结合。所提出的技术具有低复杂度，并且实现了EB，而无需在接收机处进行任何主动操作或在发射机处进行复杂的信号处理技术。由于平均收获的能量取决于后向散射系数，我们调查不同的反射政策，为各种设计目标。所提出的政策进行了分析，从系统级的角度考虑到空间的随机性。
2018-02-25 cs.IT math.IT
Joint Antenna Selection and Beamforming for Massive MIMO-enabled Over-the-Air Federated Learning
本文针对RF链受限的大规模MIMO空中联邦学习，提出基于惩罚对偶分解和稀疏恢复的联合天线选择与波束成形算法，并证明仅用不到20%的天线即可接近全天线学习性能。
2023-05-26 cs.IT eess.SP math.IT
Fluid Antenna-Enhanced Flexible Beamforming
Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）
本文提出了一种基于流体天线的灵活波束成形框架，通过统一的框架连接波束模式合成与端口选择，利用压缩感知算法和迭代FFT相位检索方法提升波束重建精度。
2025-11-27 cs.IT math.IT
Multi-Group Multicast Beamforming: Optimal Structure and Efficient Algorithms
本文研究了多组组播波束形成优化问题，由于该问题的非凸性和NP-困难性，其最优解一直未知。利用逐次凸逼近数值方法和拉格朗日对偶性，得到了服务质量（QoS）问题和最大最小公平（MMF）问题的最优多播波束形成解结构.最佳的结构带来了宝贵的见解多播波束成形：我们表明，上行链路-下行链路的二元性的概念可以推广到多播波束成形问题。最优多播波束形成器是基于组信道方向的加权MMSE滤波器：最优下行链路多用户单播波束形成器的广义版本。我们还表明，有一个固有的低维结构的最佳多播波束成形解决方案的发射天线的数量无关，导致有效的数值算法设计，特别是对于系统与大型天线阵列。我们提出了有效的算法来计算多播波束形成器的最佳波束形成结构的基础上。通过渐近分析，我们表征的渐近行为的多播波束形成器的天线数量的增长，反过来，提供简单的封闭形式的近似多播波束形成器的QoS和MMF问题。这种近似提供了实际的多播波束成形的解决方案，具有接近最佳的性能，在非常低的计算复杂度的大规模天线系统。
2021-04-10 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Energy Beamforming under Per-Antenna Power Constraint
能量波束形成是提高无线电能传输效率的关键技术。在本文中，我们研究的最佳EB下的每天线功率约束（PAC），这是更实际的比传统的和功率约束（SPC）。我们考虑一个多天线能量发射器（ET）与PAC广播无线能量多个随机放置的能量接收器（ER）在其小区区域内。我们考虑和能量最大化问题与PAC，并提供了最佳的解决方案结构的一般情况下。这种最优结构意味着在PAC下发送一个能量波束是最优的，这意味着发送协方差矩阵的秩是类似于SPC的秩。我们还推导了两种特殊情况下的封闭形式的解决方案，并提出了两个次优的解决方案，一般情况下，执行非常接近最佳波束形成。
2018-02-11 cs.IT math.IT
Movable Antenna Empowered Physical Layer Security Without Eve's CSI: Joint Optimization of Beamforming and Antenna Positions
本文首次提出无Eve CSI条件下可移动天线赋能的物理层安全方案，联合优化波束成形与天线位置以最大化最差Bob的安全速率，相比固定天线方案显著提升安全性能。
2024-05-25 cs.IT eess.SP math.IT
Tri-Hybrid Beamforming for Radiation-Center Reconfigurable Antenna Array: Spectral Efficiency and Energy Efficiency
本文针对辐射中心可重构天线阵列提出三混合波束成形架构，通过三环交替优化及两种分式规划方案分别最大化频谱效率与能量效率，在降低计算复杂度的同时保持性能。
2025-08-21 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Beamforming for NOMA Assisted Pinching Antenna Systems (PASS)
本文针对下行多用户MIMO通信提出NOMA辅助捏合天线系统（PASS）框架，联合优化发射波束赋形、捏合波束赋形与功率分配，并开发MM-PDD梯度算法和PSO-ZF群体智能算法，仿真表明其相比传统大规模MIMO-NOMA系统降低超过95.22%的发射功率。
2025-06-03 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming Design and Power Allocation for Transmissive RMS-based Transmitter Architectures
本文研究了一种基于传输型可重构元表面（RMS）发射机的下行多输入单输出（MISO）系统。具体而言，发射机设计的基础上，配备了一个馈电天线的传输RMS首次提出。然后，为了最大化系统的可实现的和速率，波束成形设计和功率分配联合优化。由于优化变量是耦合的，该优化问题是非凸的，因此很难直接求解。为了解决这个问题，我们提出了一个交替优化（AO）技术的基础上的差分凸（DC）规划和连续凸逼近（SCA）。仿真结果表明，该算法能够实现收敛，提高系统的可达和速率。
2021-09-21 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Learning Enabled Optimization of Downlink Beamforming Under Per-Antenna Power Constraints: Algorithms and Experimental Demonstration
研究了多用户多输入单输出系统中基于深度学习的快速下行波束形成算法，其中基站的每个发射天线都有自己的功率约束。我们专注于信号干扰噪声比（SINR）平衡问题，这是准凸的，但没有有效的解决方案。我们首先设计了一个快速次梯度算法，可以达到接近最优的解决方案，降低复杂度。然后，我们提出了一个深度神经网络结构，以学习基于卷积网络和利用原始问题的对偶性的最佳波束成形。研究了两种不同精度的对偶变量学习策略，并利用次梯度算法恢复原解。我们还开发了一个泛化方法，使他们能够适应不同数量的用户和天线，而无需重新训练的算法。我们进行了密集的数值模拟和试验台实验，以评估所提出的算法的性能。仿真结果表明，在信道信息完备的情况下，该算法的性能接近最优解，在实验中优于理论上的最优解，比现有算法具有更好的性能-复杂度权衡。
2020-02-28 cs.IT eess.SP math.IT
SoftNull: Many-Antenna Full-Duplex Wireless via Digital Beamforming
在本文中，我们提出并研究了一种数字控制的方法，称为软同步，使全双工多天线系统。与大多数依靠模拟消除器来抑制自干扰的设计不同，SoftwareTM依靠数字发射波束成形来减少自干扰。软干扰并不试图完美地消除自干扰，而是试图充分减少自干扰，以防止淹没接收机的动态范围。剩余的自干扰然后由接收器数字地消除。我们评估的性能，Softcraft使用测量从72元天线阵列在室内和室外环境。我们发现，Softcycle可以显着优于半双工的小小区在多天线制度，其中天线的数量是远远超过同时服务的用户数量。
2017-03-26 cs.IT math.IT
Two-Timescale Joint Transmit and Pinching Beamforming for Pinching-Antenna Systems
College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University（信息科学与电子工程学院，浙江大学）；Centre for Wireless Innovation (CWI), Queen’s University Belfast（无线创新中心（CWI），女王大学贝尔法斯特分校）；Department of Electrical and Electronic Engineering (EEE), The University of Hong Kong（电子与电气工程系（EEE），香港大学）
本文针对捏合天线系统提出双时间尺度联合发射与捏合波束成形设计，以最大化下行多用户总速率，采用原始对偶分解和随机逐次凸逼近方法，显著提升性能。
2025-04-13 cs.AI cs.IT eess.SP
Weighted Fair Multicast Multigroup Beamforming under Per-antenna Power Constraints
一个多天线发射机，传达独立的公共数据集不同的用户群被认为是。这种模型被称为物理层多播到多个同信道组。在这种情况下，解决了由每个天线辐射的最大允许功率电平的实际约束。每天线功率受限系统相对于预定的服务质量权重在最大公平意义上被优化。换句话说，通过最大化其加权信号与干扰加噪声比来提升最差缩放用户。因此，一个详细的解决方案，以解决加权最大-最小公平多组组播问题下的每天线功率约束。通过突出的应用和范例的影响，新的约束。更重要的是，鲁棒的每天线约束的多组组播波束形成的解决方案。最后，一个广泛的性能评估量化的增益所提出的算法在现有的解决方案，并展示其准确性，每天线功率受限的系统。
2014-06-29 cs.IT math.IT
Cooperative Beamforming for Dual-Hop Amplify-and-Forward Multi-Antenna Relaying Cellular Networks
研究了放大转发中继蜂窝网络中基站、中继站和移动终端均配置多天线的线性波束形成设计问题。该设计基于最小均方误差准则，同时考虑了上行链路和下行链路的情况。研究发现，下行链路和上行链路波束成形设计问题具有相同的形式，可以使用具有相同结构的迭代算法来求解设计问题。针对上行链路系统满载或过载的具体情况，推导了一种新的波束形成算法，并揭示了它与现有的几种传统MIMO或多用户系统波束形成算法的关系。仿真结果证明了所提出的设计算法的性能优势。
2011-12-01 cs.IT math.IT
Neural Network Based Optimization of Transmit Beamforming and RIS Coefficients Using Channel Covariances in MISO Downlink
针对RIS辅助MISO下行链路，提出基于信道协方差的无监督BNN与有监督RIS CNN，以减少波束更新并提升和速率、降低计算时间。
2025-02-17 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Digital and Analog Beamforming Design for Large-Scale Antenna Arrays
毫米波（mmWave）频率用于未来无线蜂窝通信系统的潜力已经激发了用于实现高度定向波束成形的大规模天线阵列的研究。然而，由于高频中RF链组件的高成本和高功耗，每个天线元件需要一个射频（RF）链的常规全数字波束成形方法对于大规模天线阵列是不可行的。为了解决这个硬件限制的挑战，本文考虑了一种混合波束形成架构，其中的整体波束形成器包括一个低维数字波束形成器，然后使用模拟移相器实现的RF波束形成器。我们的目的是表明，这样的架构可以接近一个完全数字化的方案的性能与RF链的数量少得多。具体来说，本文建立了，如果RF链的数量是数据流总数的两倍，混合波束形成结构可以实现任何完全数字波束形成器，无论天线元件的数量。针对射频链路数较少的情况，进一步研究了点对点多输入多输出（MIMO）系统和下行多用户多输入单输出（MU-MISO）系统的混合波束成形设计问题.对于每种情况下，我们提出了一个启发式的混合波束成形设计，实现了接近的性能的全数字波束成形基线的性能。最后，所提出的算法进行了修改，更实际的设置中，只有有限分辨率移相器。数值模拟表明，即使在使用分辨率很低的移相器时，所提出的方案也是有效的。
2016-01-25 cs.IT math.IT
Adaptive Multicell 3D Beamforming in Multi-Antenna Cellular Networks
我们考虑一个蜂窝网络与多天线基站（BS）和单天线用户，多小区合作，不完善的信道状态信息，定向天线每个垂直可调波束。我们调查的BS天线图案，表示为倾斜，所考虑的网络的性能时，采用传统的单小区传输或完全合作的多小区传输的仰角的影响。利用这项调查的结果，我们提出了一种新的混合多小区合作技术，其中小区间的干扰是通过在水平平面的合作波束成形或协调波束成形在垂直平面的无线信道，表示为自适应多小区3D波束成形控制。其主要思想是将覆盖区域划分为两个不相交的垂直区域，并在服务每个区域时在BS处采用多小区协作策略。一个公平的调度器被用来共享垂直区域之间的时隙。结果表明，所提出的技术可以实现与完全协作传输相当的性能，但复杂性和信令要求显着降低。为了使性能分析的计算效率，不同的波束形成策略下的用户遍历速率的解析表达式也推导出来。
2015-09-07 cs.IT math.IT
Joint Antenna Rotation and IRS Beamforming for Multi-User Uplink Communications
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；University of Macau（澳门大学）
本文提出了一种联合天线旋转与IRS波束成形的多用户上行通信系统，通过优化3D旋转、接收波束成形和IRS相移，提升在物理遮挡和角度不匹配下的通信性能。
2026-01-16 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Joint Unicast and Multicast Beamforming with Multi-Antenna User Terminals
本文研究多小区多用户多输入多输出系统中能量有效的联合发射接收波束形成。我们认为传统的网络能源效率的度量，其中用户可以接收单播流，除了特定于组的共同组播流有一定的速率约束。目标是当用户配备有多个天线时，更有效地使用传输资源以提高能量效率。数值结果表明，通过使用额外的自由度的多播传输到私人消息单播所实现的能源效率增益。
2017-05-10 cs.IT math.IT
Joint Downlink-Uplink Beamforming for Wireless Multi-Antenna Federated Learning
研究无线多天线联邦学习的联合下行-上行波束成形设计，提出基于交替优化的低复杂度算法最小化全局损失上界，显著优于传统分离链路设计并逼近无误通信的理想性能。
2023-07-01 cs.IT math.IT
An EEP-based robust beamforming approach for superdirective antenna arrays and experimental validations
针对超定向天线阵列互耦效应复杂、对激励误差敏感的问题，提出基于嵌入单元方向图（EEP）的超定向波束形成方法及EEP辅助的正交补鲁棒波束形成算法，经仿真和5偶极子阵列实验验证了超定向性与鲁棒性。
2023-08-23 cs.IT math.IT
A Superdirective Beamforming Approach with Impedance Coupling and Field Coupling for Compact Antenna Arrays
针对紧凑天线阵列，提出基于阻抗与场双重耦合的超方向波束成形方法，推导波束向量并高效计算耦合矩阵，经仿真与实验验证实现超方向性。
2024-11-11 cs.IT math.IT
On the Performance of Multi-Antenna Wireless-Powered Communications with Energy Beamforming
在本文中，我们研究了能量波束形成的平均吞吐量性能在多天线无线供电通信网络（WPCN）。所考虑的网络由一个混合接入点（AP）与多个天线和一个单天线用户。用户没有恒定的电源，因此需要从AP在下行链路（DL）中广播的信号中收集能量，然后在上行链路（UL）中将其数据与收集的能量一起发送回AP。我们推导出封闭形式的平均吞吐量和他们的渐近表达式在高信噪比的延迟限制和延迟容忍传输模式。然后，针对高SNR，获得最大化系统吞吐量的最佳DL能量收集时间。所有的解析表达式都通过数值模拟进行了验证。各种参数，如AP发射功率，能量收集时间，和天线的数量，对系统吞吐量的影响也进行了研究。
2015-03-10 cs.IT math.IT
Hybrid Analog and Digital Beamforming for mmWave OFDM Large-Scale Antenna Arrays
混合模拟和数字波束成形是大规模毫米波MIMO系统的一个有前途的候选者，因为它能够显著降低传统全数字波束成形方案的硬件复杂度，同时能够接近全数字方案的性能。大多数关于混合波束成形的现有工作考虑窄带信道。然而，诸如毫米波系统的宽带系统是频率选择性的。在宽带系统中，需要为整个频带设计通用的模拟波束形成器，同时在不同的频率子带中采用不同的数字波束形成器。本文研究了OFDM调制系统中的混合波束形成设计。首先，对于在发射器和接收器处均采用混合波束成形架构的SU-MIMO系统，由于毫米波信道的稀疏性，具有少量RF链的混合波束成形可以渐近地接近用于足够大数量的收发器天线的全数字波束成形的性能。对于具有实际数量的天线的系统，然后，我们提出了一个统一的启发式设计两种不同的混合波束成形结构，完全连接和部分连接的结构，以最大限度地提高毫米波MIMO系统的整体频谱效率。数值结果表明，该算法的性能优于现有的混合波束形成方法，在全连接结构下，该算法的频谱效率与最优全数字波束形成非常接近，但所需的射频链路要少得多。其次，对于MU-MISO的情况下，我们提出了一种启发式的混合预编码设计，以最大化在下行链路中的加权和速率，并数值表明，所提出的算法与实际数量的RF链已经可以接近全数字波束成形的性能。
2017-11-22 cs.IT math.IT
Optimal Beamforming for Two-Way Multi-Antenna Relay Channel with Analogue Network Coding
本文研究了无线双向中继信道（TWRC），其中两个源节点S1和S2通过一个辅助中继节点R进行信息交换。假设R在一个时隙中接收来自S1和S2的和信号，然后在下一个时隙中放大并将接收到的信号转发到S1和S2。通过应用模拟网络（ANC）的原理，S1和S2中的每一个消除来自R的接收信号中的所谓“自干扰”，然后解码所需的消息。假设S1和S2均配备单天线，R配备多天线，本文分析了在R处采用线性处理（波束成形）的基于ANC的TWRC的容量区域。容量区域包含在S1、S2和R处的给定发射功率约束下S1和S2的所有可实现双向速率对。我们提出了最佳中继波束形成结构，以及一个有效的算法来计算基于凸优化技术的最佳波束形成矩阵。低复杂度的次优中继波束形成方案也提出了，和他们的可实现的速率与最佳方案的容量进行比较。
2009-05-29 cs.IT math.IT
Alternate Distributed Beamforming for Buffer-Aided Multi-Antenna Relay Systems
研究了中继节点处具有多个天线的半双工（HD）双跳协作系统中的链路选择问题。针对缓冲器辅助的多天线中继系统，提出了交替分布式波束形成（ADB）方案。在该方案中，中继节点被分成两组，一组接收来自源节点的相同信息广播，另一组在每个时隙通过分布式波束形成向目的节点发送公共信息。值得注意的是，在不需要瞬时信道状态信息（CSI）的情况下确定用于接收和发送的中继。理论分析了该方案在瑞利衰落下的可达吞吐量，并推导出近似的封闭形式的表达式。仿真结果验证了理论分析的正确性。数值结果表明，与现有的链路选择策略相比，固定调度的ADB方案在可达吞吐量上有显著的提高。它还表明，对于ADB方案，增加在每个中继配备的天线的数量的吞吐量性能优于增加配备有单个天线的中继的数量时，在中继的天线总数是固定的。
2020-05-15 cs.IT math.IT
Beamforming Design for Large-Scale Antenna Arrays Using Deep Learning
在有限的射频链和基于移相器的模拟波束形成架构下，大规模天线阵列的波束形成（BF）设计已被公认为是毫米波通信系统中的关键问题。它变得更具挑战性的不完美的信道状态信息（CSI）。在这封信中，我们提出了一个基于深度学习的BF设计方法，并开发了一个BF神经网络（BFNN），可以训练学习如何优化波束形成器，以最大限度地提高频谱效率与硬件限制和不完善的CSI。仿真结果表明，与传统的BF算法相比，该算法具有显著的性能改善和对不完美CSI的鲁棒性。
2019-06-05 cs.IT math.IT
Beamforming with Multiple One-Bit Wireless Transceivers
传统的波束成形技术依赖于高度线性的发射机和接收机，以允许在发射机和接收机处进行相位相干组合。发射机使用波束成形来将信号功率导向接收机，并且接收机使用波束成形来收集和相干地组合来自多个接收机天线的信号。当发射机和接收机由于功率和成本原因而被限制为非线性一比特设备时，与波束成形相关联的潜在优点和性能度量没有被很好地理解。我们定义在发送端的波束形成作为一个码本设计问题，以最大限度地提高码字之间的最小距离。我们定义在接收机的波束形成作为发送码字的最大似然检测器。我们表明，波束成形与一位收发器是一个星座设计问题，我们可以在几dB的SNR线性收发器所达到的能力。
2018-02-14 cs.IT math.IT
On the feasibility of beamforming in millimeter wave communication systems with multiple antenna arrays
毫米（mm）波频谱用于下一代（5G）移动通信最近已经获得了显著的关注。毫米波频率处的小载波波长使得能够合成紧凑的天线阵列，从而提供补偿增加的传播损耗的波束成形增益。在这项工作中，我们研究了在毫米波系统中采用多个天线阵列来获得分集/复用增益的可行性，其中每个阵列都能够独立地进行波束成形。考虑基于码本的波束成形系统（例如，以便于有限的反馈），我们观察到，即使对于非常合理的系统参数，优化多个阵列上的波束形成方向的\emph{jointly}的复杂性也是非常令人望而却步的。为了克服这一瓶颈，我们开发了复杂度降低的算法，用于优化波束形成方向的选择，在稀疏的多径结构的毫米波信道。具体而言，我们通过将注意力限制在一小组主导候选方向上来降低联合波束成形搜索空间的基数。为了获得主导方向集，我们开发了两种互补的方法：（a）基于一种新的空间功率度量的计算;对该度量的详细分析表明，在大天线阵列的限制下，所选择的候选方向接近信道的主要到达角和离开角，并且（b）精确估计信道的（长期）主要到达角，利用跨不同接收器子阵列接收的信号的相关性。我们的方法使优化搜索空间的大幅减少（减少100倍），同时提供接近最佳性能，从而表明在毫米波系统中实现分集和复用增益的潜在可行性。
2014-10-21 cs.IT math.IT
Hybrid Beamforming with Spatial Modulation in Multi-user Massive MIMO mmWave Networks
射频（RF）链的成本是大规模MIMO毫米波网络的最大缺点。通过采用空间调制（SM），可以实现比发射天线更少数量的RF链，但仍然实现高频谱效率。在这项工作中，我们提出了一个系统模型的SM计划与混合波束形成在发射机和数字组合在接收机。在该模型中，空间调制比特映射到天线阵列的索引。结果表明，该模型实现了约5dB的增益比经典的多用户SM计划，只有8个发射天线在每个天线阵列。可以通过增加每个阵列处的发射天线的数量而不增加RF链的数量来进一步提高该增益。
2017-09-14 cs.IT math.IT
A Full-Diversity Beamforming Scheme in Two-Way Amplified-and-Forward Relay Systems
考虑一个简单的双向中继信道，其中两个单天线源通过多天线中继交换信息。针对这种情况，现有的能够实现全分集阶数的方法都是基于天线/中继选择的，其中波束形成的难点在于单个波束形成器需要服务于两个目的地。在本文中，我们提出了一种新的全分集波束形成方案，确保中继信号在两个目的地的相干组合。分析和数值结果表明，该方案可以优于现有的一个基于天线选择。
2014-05-28 cs.IT math.IT
Multicast Multigroup Beamforming for Per-antenna Power Constrained Large-scale Arrays
大的发射元件的数量，多天线阵列与每个元件的限制是本工作的重点。在这种情况下，物理层多组多播下每天线功率约束，在这里进行了研究。为了解决这个复杂的优化问题，提出了半定松弛的低复杂度替代方案。目标是在最大公平性的意义下优化每个天线功率受限的发射机，这是一个非凸二次约束二次问题。因此，最近开发的可行点追踪和逐次凸逼近的工具扩展到占实际的每天线功率约束。有趣的是，新的迭代法不仅表现出优越的性能，在接近放松的上限，但也显着的复杂性降低，作为优化变量的尺寸增加。因此，多播多组波束成形的大规模阵列发射机与每个天线专用放大器的计算效率和准确性。对半定松弛常产生非秩1解的大系统，给出了一个初步的性能评估。
2015-03-24 cs.IT math.IT
