On the Beamforming Design for Efficient Interference Alignment
针对$K$ -用户单输入单输出频率选择性衰落干扰信道，提出了一种有效的干扰对齐方案。其主要思想是引导发射波束成形矩阵，使得在每个接收器处，由无干扰的期望流占据的子空间维度与由所有干扰占据的子空间维度渐近相同。我们提出的方案实现了更高的复用增益在任何给定数量的信道实现相比，原来的IA计划，这是已知的实现最佳复用增益渐近。
2009-06-21 cs.IT math.IT
Beamforming Design for Continuous Aperture Array (CAPA)-Based MIMO Systems
The University of Hong Kong（香港大学）；Queen Mary University of London（伦敦大学女王玛丽学院）
针对CAPA-MIMO波束成形优化计算代价高的问题，本文推导了可达速率的闭式表达式，并提出基于变分法的WMMSE迭代算法及Gauss-Legendre求积的低复杂度实现，显著提升性能并降低计算复杂度。
2025-07-18 cs.IT math.IT
Mutual Coupling in Continuous Aperture Arrays: Physical Modeling and Beamforming Design
The University of Hong Kong（香港大学）；Constructor University (previously Jacobs University Bremen)（康斯特鲁克特大学（原雅各布斯不来梅大学））
本文研究连续孔径阵列中互耦现象的物理建模与波束成形设计，提出考虑极化和表面损耗的通用模型，推导最优波束成形结构，并通过核近似和共轭梯度法解决互耦核求逆问题。
2026-07-21 cs.IT math.IT
Sparse Rotatable Arrays (SRA): Unifying Array Aperture and Antenna Directivity for Wireless Communications
School of Integrated Circuit, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学集成电路学院）
针对稀疏阵列的旁瓣与可旋转天线的控制开销问题，提出感知组的稀疏可旋转天线架构，联合优化相关参数，性能接近全共享基准且优于紧凑全向稀疏阵列方案。
2026-08-26 cs.IT math.IT
Efficient Solvers for Coupling-Aware Beamforming in Continuous Aperture Arrays
Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）；Samsung Electronics Company Ltd.（三星电子株式会社）
本文提出两种高效求解器，用于连续孔径阵列中考虑互耦的波束成形优化，通过坐标变换和LU分解提升计算效率与准确性。
2026-02-24 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
Delay Performance of the Multiuser MISO Downlink
我们分析了MISO下行链路信道，其中多天线发射机与大量的单天线接收机进行通信。使用线性波束成形或非线性预编码技术，发射机可以在每个传输时隙期间同时服务多个用户。然而，增加用户的数量，即，复用增益减小了波束成形增益，这意味着各个数据率的平均值减小，而它们的方差增大。我们使用随机网络演算来分析由于时变数据率而发生的延迟。我们的研究结果表明，最佳的用户数量，即，复用增益和波束成形增益之间的最佳折衷取决于输入数据业务及其延迟要求。
2018-05-04 cs.IT math.IT
Joint Spatial Division and Multiplexing
我们提出了联合空分复用（JSDM），一种多用户MIMO下行链路的方法，利用信道向量的相关性的结构，以允许大量的天线在基站，同时需要在发射机（CSIT）的降维信道状态信息。这允许在下行链路训练和从用户终端到基站的CSIT反馈中的显著节省，从而使得大量基站天线的使用也潜在地适合于频分双工（FDD）系统，对于频分双工（FDD）系统，不能利用上行链路/下行链路信道互易性。JSDM通过级联预波束成形矩阵来形成多用户MIMO下行链路预编码器，该预波束成形矩阵仅取决于信道二阶统计，基于所得的降维有效信道的瞬时知识，具有经典的多用户预编码器。我们证明了一个简单的条件下，JSDM招致没有损失的最优性方面的完整CSIT的情况下。对于均匀线阵，我们证明了当天线数很大时，这种条件非常接近。对于这种情况下，我们使用Szego渐近理论的大Toeplitz矩阵设计一个基于DFT的预波束形成方案，只需要粗略的信息，用户的到达角和角扩展。最后，我们将这些想法扩展到二维基站天线阵列的情况下，与3维波束形成，包括多个波束的仰角方向。我们提供了预波束形成优化的指导方针，并计算系统的频谱效率下的比例公平和最大最小公平标准，表现出非常有吸引力的性能。我们的数值结果是通过一个渐近随机矩阵理论工具，被称为确定性等效近似。
2013-01-28 cs.IT math.IT
Non-Orthogonal Unicast and Broadcast Transmission via Joint Beamforming and LDM in Cellular Networks
有限的带宽资源和更高的能源效率的要求，促使将多播和广播传输到下一代蜂窝网络架构，特别是多媒体流应用。分层复用（LDM）（NOMA的一种形式）通过同时使用相同的频率和时间资源用于多个单播或广播传输，可以相对于传统的正交频分复用（FDM）或时分复用（TDM）潜在地提高单播吞吐量和广播覆盖。在本文中，基于FDM的单播和广播传输在蜂窝网络中的性能进行了研究，假设一个单频网络（SFN）操作的广播层，同时允许任意集群的基站（BS）之间的合作，用于传输单播数据流。单播和广播层之间的波束成形和功率分配，在LDM文献中所谓的注入水平，优化的目的是在用户特定的单播速率和公共广播速率的约束下最小化总功率。不完美的信道编码和不完美的CSI的影响也进行了研究，以获得在实际系统中的鲁棒实现的见解。非凸优化问题是通过逐次凸逼近（SCA）技术来解决的。性能上界也提出了通过$\rm{S}$的程序，然后半定松弛（SDR）。最后，提出了一种基于对偶分解的解决方案，以促进LDM的高效分布式实现，其中最佳单播波束成形向量可以由协作BS在本地获得。数值结果，这表明所提出的界限的紧密性，因此所提出的解决方案的近最优性。
2019-04-03 cs.IT math.IT
Beamforming Optimization for Continuous Aperture Array (CAPA)-based Communications
针对基于连续孔径阵列的多用户通信波束成形优化这一非凸泛函规划难题，提出基于变分法和基于相关性迫零的两种低复杂度方法，经数值验证在性能和复杂度上均优于现有方法。
2025-03-04 cs.IT eess.SP 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
Pattern-Division Multiplexing for Continuous-Aperture MIMO
近年来，连续孔径多输入多输出（CAP-MIMO）被重新研究，以实现有限的天线孔径的通信性能的改善。与由离散天线组成的经典MIMO不同，CAP-MIMO具有连续的天线表面，这被期望产生任何电流分布（即，图案）并感应可控的空间电磁波。通过这种方式，信息可以被调制到电磁波上，这使得它有希望接近有限孔径的极限容量。CAP-MIMO的方向图设计是决定通信性能的关键因素，但在文献中还没有得到很好的研究。在本文中，我们提出了图案分割复用设计的CAP-MIMO模式。具体来说，我们首先推导出一个典型的多用户CAP-MIMO系统的系统模型，这使我们能够制定的和速率最大化问题。然后，我们提出了一种通用的模式分割复用技术，将连续模式函数的设计转化为它们在有限正交基上的投影长度的设计。基于这种技术，我们进一步提出了一种模式设计方案，以解决制定的和速率最大化问题。仿真结果表明，与基准方案相比，该方案的总速率提高了约260%。
2022-03-27 cs.IT cs.SY eess.SP
Optimal Beamforming for Multi-User Continuous Aperture Array (CAPA) Systems
针对多用户CAPA系统波束成形优化的非凸泛函规划难题，推导了最优波束成形器闭式结构，提出全局最优求解方法及低复杂度MRT、ZF、MMSE设计，理论证明其渐近或特定场景最优性，仿真验证CAPA较SPDA有显著性能增益。
2025-02-18 cs.IT eess.SP math.IT
EM-Guided Graph Learning for Fluid Antenna Beamforming under Current-Domain Constraints
College of Artificial Intelligence, Nanjing University of Information Science and Technology（南京信息工程大学人工智能学院）；School of Cyber Science and Engineering, Southeast University（东南大学网络空间安全学院）；National Mobile Communications Research Laboratory, Southeast University（东南大学移动通信国家重点实验室）；Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）
本文针对电流域约束下的流体天线波束成形问题，提出电磁引导图网络联合优化端口放置与电流域传输，可在通信速率、电流负载和配置延迟间实现可控权衡。
2026-08-14 cs.IT math.IT
On the Performance of Physical Layer Security for Continuous-Aperture Array (CAPA) Systems
University of Alberta（阿尔伯塔大学）；Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）；The University of Hong Kong（香港大学）
本文提出基于连续孔径阵列的 secure transmission 框架，分析了 CAPA 实现安全性能的极限，并通过闭式表达式推导了最大安全速率和最小所需功率。
2026-04-02 cs.IT eess.SP math.IT
Grassmannian Beamforming for MIMO-OFDM Systems with Frequency and Spatially Correlated Channels Using Huffman Coding
多输入多输出（MIMO）预编码是可以显著增强通信链路的有效方案。然而，这种增强是有代价的。许多预编码方案需要在发射机处通过来自接收机的反馈获得的信道知识。针对正交频分复用（OFDM）和MIMO的自然共同融合，利用频域和空间域的信道相关性来降低频分双工（FDD）系统中所需的反馈速率。建议的反馈方法是基于霍夫曼编码，并在这里采用的单流的情况下。该方法导致所需的反馈速率的显着降低，而没有任何性能损失。所提出的方法可以扩展到多流的情况。
2009-07-27 cs.IT math.IT
Pattern-Division Multiplexing for Multi-User Continuous-Aperture MIMO
本文针对多用户连续孔径MIMO（CAP-MIMO）系统，开发了模式分割复用（PDM）技术，将连续模式函数设计转化为有限正交基上的投影长度设计，并提出基于块坐标下降的模式设计方案解决和速率最大化问题，仿真验证了其有效性。
2023-06-30 cs.IT cs.SY eess.SP
Continuous Aperture Array-Assisted Integrated Communication and Navigation in LEO Satellite Constellations
Zhejiang University（浙江大学）；Hangzhou Normal University（杭州师范大学）；the University of Hong Kong（香港大学）
针对低地球轨道卫星星座，提出连续孔径阵列辅助的集成通信与导航框架，开发电磁协作传输模型，推导通信速率与导航CRB，通过引入信道子空间将联合波束形成优化问题转化为有限维问题求解，算法性能优于传统方案。
2026-07-13 cs.IT math.IT
Super-Beamforming in Holographic MIMO
Univ. Pompeu Fabra（庞培法布拉大学）
本文探讨了在全息MIMO中通过互耦实现超波束成形的可能性，证明当天线损耗足够小时，互耦可以实现端射增益与天线数量平方成正比的超波束。
2026-08-20 cs.IT math.IT
Bit-Interleaved Coded Multiple Beamforming with Perfect Coding in Massive MIMO Systems
本文研究了在毫米波大规模多输入多输出（MIMO）系统中采用理想编码的比特交织编码多波束形成（BICMB），以获得最大的分集增益和复用增益。使用BICMB的完美编码使我们能够做到这一点。我们表明，通过使用BICMB和完美的编码，分集增益变得独立于发送数据流的数量和在每个远程天线单元（RAU）在发送器和接收器的天线的数量。假设发射机和接收机都知道完美的信道状态信息（CSI），并且天线数量趋于无穷大。后一种假设可以通过每个RAU中的大量天线来放松，类似于所有大规模MIMO研究的情况。仿真结果表明，当满足理想信道状态信息假设时，采用理想编码的BICMB可以得到分析预测的分集增益值。
2020-05-05 cs.IT math.IT
Interference-Nulling Time-Reversal Beamforming for mm-Wave Massive MIMO in Multi-User Frequency-Selective Indoor Channels
毫米波（mm-wave）和大规模MIMO已经被提出用于下一代无线系统。然而，这些技术的实施存在许多公开的问题。特别地，波束成形在mm波系统中是必要的，以便对抗高传播损耗。然而，传统的波束控制在具有频率选择性衰落的富散射多径信道中并不总是合适的，例如在室内环境中发现的那些。在这种情况下，时间反演（TR）被认为是一种有前途的波束成形技术，这种毫米波大规模MIMO系统。在本文中，我们分析了一个基带TR波束成形系统的毫米波多用户大规模MIMO。我们验证，随着天线数量的增加，TR产生良好的均衡和干扰缓解性能，但用户间干扰（IUI）仍然是一个主要的损害。因此，我们提出了一种新的技术称为干扰零TR（INTR），以尽量减少IUI。我们数值评估INTR的性能，并将其与传统TR和均衡TR波束形成进行比较。我们使用60 GHz MIMO信道模型与空间相关的IEEE 802.11ad SISO NLoS模型的基础上。我们证明，INTR优于传统的TR方面的平均BER每用户和可实现的总和速率在不同的条件下，同时提供分集和复用增益。
2015-06-18 cs.IT 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
Learning-Based Multiuser Scheduling in MIMO-OFDM Systems with Hybrid Beamforming
Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）；EURECOM
本文研究了MIMO-OFDM混合波束赋形系统中的多用户调度问题，提出双时间尺度协议结合贪心、排序及机器学习方法，在RF链路限制下最大化比例公平性，揭示了性能与复杂度的权衡。
2025-07-12 cs.IT cs.LG eess.SP
A Comparison of MIMO Techniques in Downlink Millimeter Wave Cellular Networks with Hybrid Beamforming
在未来的毫米波（mmWave）蜂窝网络中将需要大型天线阵列，从而实现大量不同的可能天线架构和多输入多输出（MIMO）技术。仍然不清楚哪种MIMO技术作为不同网络参数的函数是最期望的。因此，本文比较了混合波束赋形使能的多用户（MU）MIMO和单用户空间复用（SM）与单用户模拟波束赋形（SU-BF）的覆盖范围和速率性能。针对MU-MIMO毫米波蜂窝网络，提出了一种用于覆盖和速率分析的随机几何模型，该模型考虑了混合模拟/数字预编码器和合并器的毫米波特定硬件约束，以及角域稀疏的阻塞相关信道模型。分析结果突出了多用户毫米波网络的覆盖范围，速率和功耗的权衡。在毫米波蜂窝网络中，由于发射机处的完美信道状态信息和轮询调度，MU-MIMO通常是比SM或SU-BF更好的选择。然而，这种观察忽略了由于信道获取或计算复杂性而引起的任何开销。考虑到这种开销的影响，我们的结果可以重新解释，以便量化MU-MIMO提供比SM或SU-BF更高速率的最小允许效率。
2016-03-02 cs.IT math.IT
Continuous Aperture Array (CAPA)-Based Multi-Group Multicast Communications
National Mobile Communications Research Laboratory, Southeast University（东南大学国家移动通信实验室）；Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）；Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学）；Kyung Hee University（庆熙大学）
本文提出基于连续孔径阵列的多组多播通信系统，通过优化波束成形设计提升系统能量效率。
2025-05-02 cs.IT eess.SP math.IT
Impact of Beam Misalignment on Hybrid Beamforming NOMA for mmWave Communications
研究了毫米波多用户通信中基于混合波束形成的非正交多址接入技术。HB为下行链路多用户毫米波系统提供功率高效和低复杂度的预编码，这增加了系统的复用增益和频谱效率。将NOMA应用于基于HB的系统，称为HB-NOMA，可以扩展用户数量，同时提供高频谱效率。然而，每个NOMA簇中用户的有效信道之间的不完全相关性严重降低了HB-NOMA的可达速率。本文首先提出了HB-NOMA的和速率最大化问题，并提出了一种有效的算法来解决它。然后，它表明，在每个NOMA簇中的用户的有效信道之间的关系可以近似的相关因子。其次，分析了不完全相关性的影响，推导出了完全相关和不完全相关情况下用户可达速率的下界。最后，从一个不完美的相关性所造成的速率差距进行评估，并推导出一个严格的上限。仿真结果表明，低相关性降低了用户的可达速率。在大尺寸制度和单路径通道的下限是紧的。
2018-12-23 cs.IT math.IT
An Efficient Convex-Hull Relaxation Based Algorithm for Multi-User Discrete Passive Beamforming
本文研究IRS辅助下行网络中的离散无源波束成形设计，通过凸包松弛将离散相移约束转化为等价的连续问题，并提出交替投影/近端梯度下降上升算法求解，显著提升了多用户最小信干噪比。
2024-08-28 cs.IT eess.SP math.IT
Learned Blockwise Port Activation for Real Time Beamforming in Fluid Antenna Arrays
College of Artificial Intelligence, Nanjing University of Information Science and Technology（南京信息工程大学人工智能学院）；The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）；School of Cyber Science and Engineering, Southeast University（东南大学网络空间安全学院）；National Mobile Communications Research Laboratory, Frontiers Science Center for Mobile Information Communication and Security, Southeast University（东南大学移动通信国家重点实验室、移动信息通信与安全前沿科学中心）；Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）；Department of Electronic and Electrical Engineering, University College London（伦敦大学学院电子电气工程系）；Cooperative Medianet Innovation Center (CMIC), Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学协同创新中心）
研究流体天线阵列实时波束成形问题，提出学习型逐块端口激活（L-BPA）方法，通过轻量级卷积网络评分端口，结合多尺度几何排斥和正则化迫零预编码，降低旁瓣电平，提升和速率，相比其他方法有显著优势。
2026-07-29 cs.IT math.IT
User Scheduling and Passive Beamforming for FDMA/OFDMA in Intelligent Reflection Surface
大多数关于智能反射表面（IRS）的现有工作仅仅考虑点对点通信，包括单个用户，以便于分析。然而，实际的无线系统需要同时容纳多个用户。由于缺乏频率选择性反射，即相移的集合在频率子信道上不能不同，IRS的集成对诸如频分多址（FDMA）和被称为正交FDMA（OFDMA）的广泛采用的技术的频率复用方法提出了根本性的挑战。这促使我们研究基于（O）FDMA的多用户IRS通信，以阐明在这种非频率选择性反射环境下，哪种用户调度和被动波束形成是有利的。理论分析和数值计算表明，当用户数较少时，（O）FDMA不需要用户调度。如果用户数量变大，则用户调度和IRS反射优化都不是必需的。这些发现有助于大幅简化基于（O）FDMA的IRS通信的设计。
2023-03-16 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
Trainable Least Squares to Reduce PAPR in OFDM-based Hybrid Beamforming Systems
本文提出可训练最小二乘法，在混合波束成形OFDM系统中降低PAPR，兼顾有限带宽与数字空间约束，并以低复杂度逼近凸优化性能界，验证其在全连接HBF中的可行性。
2024-02-16 cs.IT cs.OH math.IT
Dynamic MIMO Architecture Design for Near-Field Communications
本文提出一种动态混合波束赋形架构，通过减少射频链数量并优化波束赋形，在近场MIMO网络中实现空间复用与功耗的权衡，并设计了连续和离散移相器下的高效算法。
2023-12-25 cs.IT eess.SP math.IT
A wideband generalization of the near-field region for extremely large phased-arrays
传统无线系统设计中的窄带和远场假设导致与宽带和近场系统所需的最佳波束成形不匹配。对于较大的孔径和带宽，这种差异加剧。为了表征近场和宽带系统的行为，我们推导出了平面波传播的频率平坦相控阵天线实现的波束形成增益表达式。为了确定宽带系统的远场到近场边界，我们提出了一种频率选择性距离度量。所提出的远场阈值对于远离中心频率的频率增加。分析结果在一个基本的上限上的产品的阵列孔径和系统带宽。我们给出了数值结果，以说明增益阈值如何影响n260和n261 5G NR频段的最大可用带宽。
2022-06-30 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming with Joint Phase and Time Array: System Design, Prototyping and Performance
本文提出联合相位时间阵列（JPTA）架构，通过在移相器附加时间延迟元件，使毫米波基站利用单条RF链形成多频率相关波束，实现频分复用多用户调度，仿真与原型验证表明其能显著提升上行覆盖并服务多用户。
2025-01-31 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis for Near-Field MIMO: Discrete and Continuous Aperture Antennas
该研究针对近场MIMO系统的离散与连续孔径天线，推导了有效自由度、固定距离信道容量闭式解及随机部署接收机的遍历容量，验证了近场MIMO的复用增益优势及离散与连续孔径性能的收敛性。
2023-10-01 cs.IT eess.SP math.IT
Near-Field Communications: What Will Be Different?
本文从信道建模、性能分析、波束成形、应用四个维度系统对比近场通信与远场通信的差异，提出新型信道模型与波束成形结构，验证其在感知和安全方面的优势，并指明未来研究方向。
2023-07-25 cs.IT eess.SP math.IT
α-Fair Multistatic ISAC Beamforming for Multi-User MIMO-OFDM Systems via Riemannian Optimization
Hanbat National University（韩北国立大学）；Chungnam National University（忠南国立大学）
本文提出一种基于Riemannian优化的α-公平多静态ISAC框架，用于多用户MIMO-OFDM系统，通过优化每个目标的CRLB实现传感公平性与通信的平衡。
2026-03-31 cs.IT cs.SY eess.SY
Joint User Association and Beamforming in Integrated Satellite-HAPS-Ground Networks
本文提出了一种特殊的混合卫星HAPS地面网络，其中一个高海拔平台站（HAPS）连接到一个地球卫星协助地面基站（BS）在服务地面用户，并评估其效益。本文假设地球卫星通过自由空间光回程链路与HAPS相连。HAPS配备了多个天线，旨在通过使用空间复用的射频（RF）链路将地球卫星数据传输到用户。另一方面，每个地面BS配备有多个天线，但是通过RF链路直接服务于用户。然后，本文重点关注在HAPS有效载荷连接性约束、HAPS和BS功率约束以及回程约束下最大化网络范围的吞吐量，以便联合确定每个用户的用户关联策略（即，经由HAPS的用户到地理卫星，或用户到BS），以及它们相关联的波束成形向量。我们解决这样一个混合的离散连续优化问题，使用迭代方法，其中用户关联使用整数线性规划和广义分配问题的组合来确定，并使用加权最小均方误差方法找到波束形成策略。仿真结果表明，我们提出的算法的可观的增益，并突出了增强地面网络与波束赋形授权HAPS连接未连接，超级连接连接的前景。
2022-12-04 cs.IT cs.NI math.IT
Optimizing the MIMO Cellular Downlink: Multiplexing, Diversity, or Interference Nulling?
配备有多个天线的基站（BS）可以以三种不同的方式使用其空间维度：（1）服务多个用户，从而实现复用增益，（2）提供空间分集以提高用户速率，以及（3）使相邻小区中的干扰为零。本文回答了这样一个问题：这三个相互竞争的利益之间的最佳平衡是什么？我们在蜂窝网络的下行链路的上下文中回答这个问题，其中多天线BS使用具有相等功率分配的迫零波束成形服务于多个单天线用户，同时在小区外用户的子集处使干扰为零。任何剩余的空间维度为调度的用户提供发射分集。利用随机几何的工具，我们表明，令人惊讶的是，最大限度地提高每BS遍历和速率，空间资源的最佳分配，干扰置零不提供切实的好处。避免小区间干扰置零、保留空间资源的一部分用于复用并且使用其余部分来提供分集的策略在和速率方面已经接近最优。然而，干扰置零确实给小区边缘用户带来显著的益处，特别是当采用范围自适应置零策略时，其中协作BS集群的大小对于小区边缘用户增加。
2018-08-22 cs.IT eess.SP math.IT
Grouping Method for mmWave Massive MIMO System: Exploitation of Angular Multiplexing Gain
本文研究毫米波大规模MIMO系统中基于预编码的角度分多址用户分组问题，提出将最大化总速率转化为用户间角度间隔均衡，并设计了一种性能优越且复杂度极低的分组算法。
2023-05-25 cs.IT eess.SP math.IT
Performance of Large Aperture UCCA Arrays in a 5G User Dense Network
第五代（5G）无线网络中的传输信号由于使用Sub-6 GHz和毫米波（mmWave）频带中的较高频率而遭受显著的路径损耗。超密集网络中的用户间干扰对提供高数据率提出了额外的挑战。因此，期望生成窄波束以通过增加天线增益来扩展5G网络的覆盖范围，并通过减少用户间干扰来提高其容量。这一事实促使我们在大规模多输入多输出（MIMO）技术中使用大口径均匀同心圆天线（UCCA）阵列进行5G波束成形。我们的分析表明，具有较大天线元件间距的UCCA能够产生比矩形平面天线（RPA）阵列更窄的波束，具有中等的旁瓣电平，同时使用相同数量的天线元件进行操作。分析UCCA的这种能力，以发现5G网络的性能增益。
2022-03-04 cs.IT eess.SP math.IT
Terahertz Multi-User Massive MIMO with Intelligent Reflecting Surface: Beam Training and Hybrid Beamforming
太赫兹（THz）通信开辟了一个新的前沿无线网络由于其显着更广泛的可用带宽相比，目前的微波和即将到来的毫米波通信。然而，由于太赫兹波的长度短，他们也遭受严重的路径衰减和衍射差。为了补偿太赫兹引起的传播损耗，本文提出结合两种有前途的技术，即，大规模多输入多输出（MIMO）和智能反射面（IRS），在太赫兹多用户通信，考虑到其显着的波束形成和孔径增益。尽管如此，信道估计和低成本波束成形是实现这种组合的两个主要障碍，这是由于IRS发送/接收导频信号的无源性以及大规模MIMO中昂贵RF链的大规模使用。针对这些局限性，本文首先提出了一种协作波束训练方案，以便于IRS信道估计。特别是，我们设计了两个不同的分层码本的建议的训练过程，这是能够对噪声的鲁棒性和搜索的复杂性之间的平衡。基于训练结果，我们进一步提出了两个成本效益的混合波束形成（HB）的设计，分别为单用户和多用户的情况下。仿真结果表明，所提出的联合波束训练和HB方案是能够实现接近的性能，即使在完美的信道状态信息（CSI）下实现的最佳全数字波束形成（FDB）。
2021-01-14 cs.IT eess.SP math.IT
Beam Squint Analysis and Mitigation via Hybrid Beamforming Design in THz Communications
针对太赫兹MIMO-OFDM系统中UPA的波束斜射问题，推导闭式波束斜射比并提出具有闭式解的高效解耦HBF设计，提升频谱效率并优于现有方法。
2023-03-22 cs.IT eess.SP math.IT
