Antenna Selection With Beam Squint Compensation for Integrated Sensing and Communications
针对THz-ISAC混合波束赋形中的波束斜视与硬件成本问题，提出稀疏阵列天线选择架构，并结合流形优化、分组子阵列和分类神经网络实现高效准确选择。
2023-07-14 cs.IT eess.SP math.IT
Beam Squint and Aperture--Bandwidth Limitations in Wideband RIS-Assisted THz Links
University of Nottingham Ningbo China（诺丁汉大学宁波校区）
本文针对宽带RIS辅助太赫兹链路，在波束斜视和有限分辨率相位控制下，推导了信道矩和遍历速率的闭式近似，并揭示了孔径-带宽限制，经蒙特卡洛模拟验证。
2026-09-15 cs.IT cs.NI math.IT
Hybrid Arrays: How Many RF Chains Are Required to Prevent Beam Squint?
本文研究混合阵列中防止波束斜视所需的射频链数量，证明当射频链数超过远低于单元数的阈值时，混合阵列性能可媲美数字阵列，且结果对波束空间架构鲁棒。
2023-10-11 cs.IT eess.SP math.IT
Embracing Beam-Squint Effects for Wideband LEO Satellite Communications: A 3D Rainbow Beamforming Approach
School of Electrical Engineering, Korea University（韩国大学电气工程学院）；Department of Electrical and Computer Engineering, Princeton University（普林斯顿大学电气与计算机工程系）
本文提出一种三维彩虹波束成形方法，利用联合相位-时间阵列和真实时间延迟，通过扩大波束扭曲角度，提升宽带LEO卫星通信的上行吞吐量，达到2.8倍的提升。
2025-12-21 cs.IT math.IT
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
Wideband Beamforming for Near-Field Communications with Circular Arrays
本文针对近场宽带通信中均匀圆形阵列的波束斜视问题，提出基于真时延单元的解析设计和联合优化两种波束赋形方法，有效提升阵列增益与频谱效率。
2024-04-03 cs.IT eess.SP math.IT
Suppressing Beam Squint Effect For Near-Field Wideband Communication Through Movable Antennas
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Dalian University of Technology（大连理工大学）；Tongji University（同济大学）；Shenzhen Research Institute of Big Data（深圳大数据研究院）
研究在近场宽带MISO通信系统中通过移动天线抑制波束倾斜效应，提出通过调整天线位置最大化最小模拟波束形成增益，采用引入松弛变量和SGDA方法的算法，数值结果验证算法能有效减轻波束倾斜效应。
2026-07-23 cs.IT eess.SP math.IT
The Curse of Beam-Squint in ISAC: Causes, Implications, and Mitigation Strategies
本文分析了ISAC系统中波束偏斜的成因及其对通信和感知性能的负面影响，探讨了波束成形、信道估计等缓解策略，并指出了未来在波形设计和阵列处理等方向的研究机会。
2024-06-05 cs.IT eess.SP math.IT
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
Beamforming Technologies for Ultra-Massive MIMO in Terahertz Communications
具有频带$0.1-10$ THz的太赫兹（THz）通信被设想为未来高速无线通信的有前景的解决方案。虽然THz信号具有数十GHz的可用带宽，但THz信号存在严重的自由扩展损耗和分子吸收损耗，这限制了无线传输距离。为了补偿传输损耗，可以应用超大规模多输入多输出（UM-MIMO）技术通过波束形成技术来产生高增益的定向波束。本文综述了太赫兹UM-MIMO系统中的波束形成技术。具体而言，我们首先提出了太赫兹UM-MIMO系统模型，并确定其信道参数和结构类型。然后，我们说明了通过UM-MIMO波束形成的基本原理，并讨论了太赫兹UM-MIMO的远场和近场假设。此外，THz波段的一种重要波束形成策略，即，波束训练，其中概括了波束训练协议和码本设计方法。分别研究了THz UM-MIMO系统中智能反射面辅助的联合波束形成和多用户波束形成。分析了太赫兹波束形成中的空间宽带效应和频率宽带效应，并提出了相应的解决方案。此外，我们提出了相应的制造技术和照明的新兴应用受益于太赫兹波束成形。最后强调了THz UM-MIMO系统面临的挑战和未来的研究方向。
2023-03-13 cs.IT eess.SP math.IT
Beam Squinting Effects in Super Wideband Communication Systems
University of Melbourne（墨尔本大学）；Victoria University of Wellington（惠灵顿维多利亚大学）
本文研究超宽带系统中波束偏移效应，分析高互耦效应对波束成形的影响，并通过电路理论框架推导了平均接收信噪比的闭合表达式，揭示了强互耦效应可显著减少相控波束成形中的偏移。
2026-04-16 cs.IT eess.SP math.IT
Enhanced Tracking and Beamforming Codebook Design for Wideband Terahertz Massive MIMO System
针对太赫兹大规模 MIMO 中波束方向过多导致跟踪开销高的问题，提出 TTD 辅助的增强频率扫描方案与耦合码本，实现多时隙多方向搜索并验证其优越性能。
2022-11-25 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming Design for RIS-Aided THz Wideband Communication Systems
本文针对RIS辅助太赫兹大规模MIMO宽带通信中的波束分裂效应，通过分析阵列增益损失量化BSE，并提出一种新的波束赋形架构以缓解该效应，仿真验证了其有效性。
2023-09-21 cs.IT eess.SP math.IT
Rainbow Beamforming for Wideband LEO Satellite Communications: Principles, Applications, and Technical Challenges
School of Electrical Engineering, Korea University（韩国大学电气工程学院）；Department of Electrical Engineering, POSTECH（浦项科技大学电气工程系）；Department of Electrical and Computer Engineering, UCLA（加州大学洛杉矶分校电气与计算机工程系）；Department of Electrical and Computer Engineering, Princeton University（普林斯顿大学电气与计算机工程系）
研究宽带低地球轨道卫星通信中波束斜视问题，将其重新定义为频率 - 空间分集源，提出彩虹波束成形原理，通过三个应用说明其优势，并讨论实现挑战与未来研究方向。
2026-07-07 cs.IT 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
Intelligent Reflecting Surface-Aided Wideband THz Communications: Modeling and Analysis
本文研究了智能反射面辅助下的宽带太赫兹（THz）通信性能。具体来说，我们首先介绍了一个广义的信道模型，适用于在近场工作的电大THz IRS。与以前的工作不同，我们的信道模型考虑了发射电磁波的球面波阵面和空间宽带效应。接下来，我们表明，传统的频率平坦的波束聚焦显着降低了功率增益，由于光束斜视，因此是非常次优的。更重要的是，当相邻反射元件之间的间距可以忽略时，即，全息反射表面。数值结果证实了我们的分析，并提供了重要的见解，未来的IRS辅助太赫兹系统的设计。
2021-10-29 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Learning Based Near-Field User Localization with Beam Squint in Wideband XL-MIMO Systems
针对6G宽带XL-MIMO系统中波束倾斜影响近场用户定位的问题，推导CRBs评估CBS潜力，提出结合CBS与波束训练的方案，并设计基于ConvNeXt的方案，实现厘米级定位精度。
2024-12-02 cs.IT eess.SP math.IT
Angular-Based Hybrid Beamforming for Wideband THz Massive MIMO Systems: Mitigating Beam Split by Leveraging Angular Spread
针对宽带太赫兹大规模MIMO中的波束分裂问题，提出基于角度扩展的混合波束成形框架，利用粗略角度信息设计子载波特定波束，拓宽有效波束宽度，提升频谱效率和波束成形精度，且复杂度低。
2025-03-24 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Beamforming for Terahertz Wireless Communications: Challenges, Architectures, and Open Problems
太赫兹（THz）通信通过提供数十GHz带宽而被视为第六代（6 G）无线系统的支柱技术。为了克服传输距离短和传播损耗大的缺点，人们提出了采用亚毫米波长天线阵列的超大规模MIMO系统，以获得高增益。在UM-MIMO系统中，混合波束成形技术在提高数据率和降低功耗方面具有巨大的潜力。针对太赫兹波的特殊性，研究了太赫兹波混合波束形成技术的特点和面临的挑战。具体来说，我们证明了空间自由度（SDoF）小于5，这是由于太赫兹信道的极端稀疏性。研究了由高达15 dB以上的巨大反射和散射损耗引起的阻塞问题。此外，我们分析了包含1024个或更多天线的阵列所带来的挑战，包括对智能子阵列架构的要求，严格的能源效率，以及基于球面波传播机制的传播特性。由于带宽高达几百GHz，当带宽分数超过10%时，波束倾斜效应会导致超过5 dB的阵列增益损失。受此启发，本文提出了三种新的太赫兹混合波束形成结构，包括宽间隔多子阵、动态子阵阵列和基于真时延的结构。我们还展示了潜在的数据率，功耗和阵列增益的太赫兹通信能力。作为THz混合波束形成设计的路线图，多个开放的问题和潜在的研究方向进行了阐述。
2021-01-21 cs.IT eess.SP math.IT
InFocus: A spatial coding technique to mitigate misfocus in near field LoS beamforming
针对宽带大规模相控阵在近场因频率相关波束成形器失配导致的失焦问题，提出空间调频编码方法InFocus，并证明其可同时缓解近场失焦与远场波束斜视、提升数据速率。
2021-03-08 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of 6G Multiuser Massive MIMO-OFDM THz Wireless Systems with Hybrid Beamforming under Intercarrier Interference
本文针对6G多用户大规模MIMO-OFDM太赫兹系统，在考虑载波频率偏移导致的载波间干扰及分子吸收、稀疏性和多径衰落影响下，提出基于黎曼流形优化与迫零的两阶段混合波束成形方法，以最小化干扰降低复杂度并验证其性能。
2024-01-22 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation and Hybrid Combining for Wideband Terahertz Massive MIMO Systems
太赫兹（THz）通信被广泛认为是未来6G无线系统的关键推动者。然而，由于信道的频率选择性，THz链路受到高传播损耗和符号间干扰的影响。大规模多输入多输出（MIMO）以及正交频分复用（OFDM）可以用来处理这些问题。然而，当基站（BS）天线阵列上的传播延迟超过符号周期时，BS阵列的空间响应在OFDM子载波上变化。这种被称为波束偏斜的现象使得窄带组合方法无效。另外，在训练阶段期间没有组合增益的情况下，信道估计变得具有挑战性。在这项工作中，我们解决了宽带太赫兹大规模MIMO均匀平面阵列的信道估计和混合合并问题。具体来说，我们首先介绍了一个低复杂度的波束斜斜抑制方案的基础上的真实时间延迟。接下来，我们提出了一种新的流行的正交匹配追踪（OMP）算法的变体，以准确地估计低训练开销的信道。我们的信道估计和混合合并方案进行了理论和数值分析。此外，所提出的方案被扩展到多天线用户的情况下。仿真结果显示，我们的设计相比，标准的窄带合并和基于OMP的信道估计提供的性能增益。
2021-02-12 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming Analysis and Design for Wideband THz Reconfigurable Intelligent Surface Communications
本文针对宽带太赫兹RIS通信中的波束分裂问题，提出联合优化混合波束成形、时间延迟和反射系数的方案，有效缓解波束分裂并提升系统容量。
2023-06-23 cs.IT eess.SP math.IT
Beyond Beam Sweeping: One-Shot Satellite Acquisition with Doppler-Aware Rainbow Beamforming
Korea University（韩国大学）；UCLA（加州大学洛杉矶分校）
本文提出一种基于多普勒感知的彩虹波束成形方法，实现单次传输即可同时获取多个卫星位置，提升卫星通信的获取效率和精度。
2025-12-28 cs.IT math.IT
Effect of Wideband Beam Squint on Codebook Design in Phased-Array Wireless Systems
使用相控阵的模拟波束成形是用于毫米波频率的5G无线通信的有前途的技术。使用由多个模拟波束组成的离散码本，每个波束聚焦于一定范围的到达角或离开角，并且由于实际硬件考虑而对应于跨频率的一组固定相移。然而，对于足够大的带宽，相控阵列提供的增益实际上是频率相关的，这是一种称为波束偏斜的效应，并且即使天线元件的辐射图案是频率无关的，也会发生这种效应。本文研究了均匀线阵波束偏斜的性质，分析了其对码本设计的影响，并将其作为天线数量和由载波频率归一化的系统带宽的函数。码本设计的标准是保证对于宽带系统中的角度范围和所有频率的每个波束的最小增益超过目标阈值，例如比阵列的最大增益低3dB。分析和数值例子表明，需要更密集的码本来补偿波束偏斜。例如，与忽略波束偏斜的码本设计相比，需要多54%的波束，用于具有在73 GHz的载波频率和2.5 GHz的带宽下操作的32个天线的MIMO。此外，如果另一个是固定的，则具有该设计准则的波束偏斜限制了阵列的带宽或天线数量。
2016-09-22 cs.IT math.IT
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
Energy Efficient Beamforming Training in Terahertz Communication Systems
针对太赫兹通信中笔形波束成形训练开销高的问题，提出将问题分解为波束训练获取与学习型功率分配的EETBF方案，利用历史波束数据优化策略，实现更低时延、功耗与更高效能。
2024-12-09 cs.IT eess.SP math.IT
Dynamic-subarray with Fixed Phase Shifters for Energy-efficient Terahertz Hybrid Beamforming under Partial CSI
太赫兹（THz）通信被认为是6 G系统的支柱技术，提供数十GHz的带宽。为了在降低硬件复杂度的同时克服巨大的传播损耗，提出了具有混合波束形成的太赫兹超大规模（UM）MIMO系统，以提供高的阵列增益。值得注意的是，在大多数现有的混合波束形成研究中考虑的可调移相器是功耗高的，并且难以在THz波段实现。此外，由于超大规模的天线，完整的信道状态信息（CSI）是具有挑战性的获得。为了解决这些实际问题，本文提出了一种能量有效的动态子阵与固定移相器（DS-FPS）架构的太赫兹混合波束形成。为了补偿FPS固定相位所造成的频谱效率损失，插入开关网络以实现动态连接。此外，通过考虑部分CSI，我们提出了一种行连续分解（RSD）算法来设计DS-FPS的混合波束形成矩阵。进一步提出了逐行（RBR）算法以降低计算复杂性。大量的仿真结果表明，所提出的DS-FPS架构与RSD和RBR算法实现了更高的能源效率比现有的架构。此外，部分CSI的DS-FPS架构实现了97%的频谱效率与全CSI。
2022-03-29 cs.IT eess.SP math.IT
DNN based Two-stage Compensation Algorithm for THz Hybrid Beamforming with imperfect Hardware
本文针对太赫兹UM-MIMO混合波束赋形中的硬件非理想性问题，提出基于DNN的两阶段补偿算法，并通过剪枝、参数共享和网络精简在保持性能的同时大幅降低复杂度。
2024-11-22 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Beamforming for RIS-Empowered Multi-hop Terahertz Communications: A DRL-based Method
太赫兹频带（0.1- 10 THz）中的无线通信被设想为未来第六代（6 G）无线通信系统的关键使能技术之一。然而，太赫兹频率很高的传播衰减和分子散射往往限制了信号的传输距离和覆盖范围。基于可重构智能表面（RIS）在实现智能无线电传播环境方面的突破，提出了一种新的混合波束形成方案，用于多跳RIS辅助通信网络，以提高太赫兹频段的覆盖范围。我们研究了BS处的数字波束成形矩阵和RIS处的模拟波束成形矩阵的联合设计，通过利用深度强化学习（DRL）的最新进展来对抗传播损耗。仿真结果表明，与基准方案相比，该方案能够将THz通信的覆盖范围提高50%以上.此外，它也表明，我们提出的DRL为基础的方法是一个国家的最先进的方法来解决NP-巴德波束成形问题，特别是当信号在RIS授权太赫兹通信网络经历多跳。
2020-09-20 cs.IT cs.LG eess.SP
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
Wideband Beamforming for STAR-RIS-assisted THz Communications with Three-Side Beam Split
针对STAR-RIS辅助太赫兹通信中的三侧波束分裂问题，提出基于TD的全连接与子连接结构，并联合优化混合波束成形、时间延迟与相移幅度系数，有效提升了系统和速率。
2023-10-21 cs.IT eess.SP math.IT
Terahertz Near-Field Communications and Sensing
本文研究太赫兹近场通信与感知的特性与挑战，提出基于真实时延的混合波束成形方案解决宽带波束分裂问题，并指出近场效应可提升感知性能、缓解通信复用增益下降。
2023-06-16 cs.IT eess.SP math.IT
Massive MIMO Performance Comparison of Beamforming and Multiplexing in the Terahertz Band
在本文中，我们比较了两个主要的MIMO技术，波束成形和复用，在太赫兹（THz）波段的性能。THz波段的主要问题是其巨大的传播损耗，这是由电磁波的分子吸收引起的巨大信号衰减引起的。为了克服路径损耗问题，已经建议在网络中采用大规模MIMO，并且期望在几米内的距离内提供Tbps。在这种背景下，波束成形最近被研究为主要技术，以利用太赫兹中的MIMO并克服非常高的路径损耗，假设太赫兹通信信道是视距（LoS）并且没有显著的多径射线。另一方面，最近的研究还表明，众所周知的分子吸收的能量可以立即以相同的频率重新辐射。这种再辐射信号与主信号相关，并且可以为通信信道提供丰富的散射路径。这意味着即使在THz频带的LoS场景中也可以实现显著的MIMO复用增益。我们的仿真结果揭示了一个令人惊讶的观察，MIMO复用可能是一个更好的选择比MIMO波束成形在一定条件下的太赫兹通信。
2017-10-26 cs.IT math.IT
Dual-Beam Intelligent Reflecting Surface for Millimeter and THz Communications
智能反射面（IRS）是一种提高功率效率和光谱效率的低成本技术。然而，IRS辅助的多天线传输需要联合优化无源和有源波束成形，由于其迭代优化过程，造成了高计算负担和高延迟。本文将模拟数字混合波束形成技术应用于高频传输系统中，提出了一种新的波束形成技术--双波束IRS。其关键思想是形成一对分别朝向IRS和用户的波束。然后，无源和有源波束形成的优化可以解耦，从而简化系统设计。仿真结果证实，它实现了良好的平衡之间的细胞边缘和细胞中心的性能。与性能界相比，差距是适度的，但它显着优于其他次优方案。
2022-04-30 cs.IT eess.SP math.IT
A Unified 3D Beam Training and Tracking Procedure for Terahertz Communication
太赫兹（THz）通信被认为是克服带宽瓶颈和满足未来不断增长的容量需求的一种有吸引力的方式。由于太赫兹波的高方向性和传播损耗，使用波束形成的大规模MIMO系统被认为是一种有前途的技术，在太赫兹通信中实现高增益和定向传输。然而，导频，这是许多波束形成方案的基础，是具有挑战性的准确检测在太赫兹波段由于严重的传播损耗。为了有效地实现太赫兹通信中的波束形成，考虑视距传播，提出了一种统一的三维波束训练和跟踪方法。特别是，一种新的四均匀平面阵列（QUPA）结构进行了分析，以扩大信号覆盖范围，增加波束增益，并减少波束斜视损失。在此基础上，提出了一种低复杂度的三维网格波束训练算法，包括三维码书的设计和训练协议的设计。最后，一个简单而有效的基于网格的混合（GBH）波束跟踪研究，以支持太赫兹波束形成的有效方式。基于该过程的通信框架可以根据实时服务质量动态地触发波束训练/跟踪。数值结果表明，我们提出的波束训练和跟踪的基准方法的优越性。
2021-10-03 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming Design for Intelligent Reffecting Surface Aided Near-Field THz Communications
针对太赫兹智能反射面近场波束分裂问题，提出双层增量延迟波束成形方案，通过元素分组与延迟模块显著减少延迟范围，实现近最优性能。
2025-05-27 cs.IT cs.NI eess.SP
Beam Squint Assisted Joint Angle-Distance Localization for Near-Field Communications
本文针对近场宽带通信中的波束斜视问题，提出利用真时延与移相器合成联合角度-距离轨迹，并结合由粗到细的两阶段MUSIC估计器实现高精度单次扫描定位，显著优于传统两步法。
2025-09-19 cs.IT math.IT
Angle Estimation for Terahertz Ultra-Massive MIMO-Based Space-to-Air Communications
针对太赫兹超大规模MIMO信道的双延迟波束斜视角效应导致的性能下降问题，研究了基于太赫兹超大规模MIMO的空-空通信角度估计方法。具体而言，我们首先设计了一个分组真时延迟单元模块，可以显着减轻延迟波束斜视效应的影响，建立空-空太赫兹链路。基于子阵选择方案，将UM混合阵列等效为低维全数字阵列，利用所提出的先验辅助迭代角度估计算法分别获得无人机和卫星的方位角/俯仰角的精细估计。仿真结果接近Cramér-Rao下界，验证了该方法的有效性.
2021-08-02 cs.IT eess.SP math.IT
Initial Access for Millimeter-Wave and Terahertz Communications with Hybrid Beamforming
为了在第六代（6G）移动系统中实现每秒太比特（Tbps）的数据率，无线通信需要利用毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）频带中的丰富频谱。然而，高频传输严重依赖于高波束成形增益来补偿严重的传播损耗。基于波束的系统在初始接入过程中面临障碍，其中基站必须向其覆盖范围内的所有用户广播同步信号和系统信息。因此，本文提出了一种新的全向广播方案的毫米波和太赫兹系统与混合波束形成。它通过在子阵列上形成互补波束，在所有方向上提供瞬时相等的增益。数值结果表明，该方案可以实现全方位覆盖，其性能明显优于已有方案。
2022-05-02 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Unfolding Hybrid Beamforming Designs for THz Massive MIMO Systems
混合波束形成（HBF）是宽带太赫兹（THz）大规模多输入多输出（mMIMO）通信系统的关键技术。设计HBF系统的一个核心挑战来自于这样一个事实，即它们的应用通常涉及非凸的、高度复杂的大尺寸优化。在本文中，我们提出了HBF计划，利用数据，使高效的设计全连接HBF（FC-HBF）和动态子连接HBF（SC-HBF）架构。我们开发了一个深入的展开框架的基础上分解成模拟和数字方面的最佳全数字波束形成器，并制定了两个相应的等效最小二乘（LS）问题。然后，通过闭合形式的LS解获得数字波束形成器，而通过ManNet获得模拟波束形成器，ManNet是一种基于展开投影梯度下降的轻量级稀疏连接深度神经网络。将ManNet扩展到已开发的深度展开框架中，得到基于ManNet的FC-HBF方案。我们表明，建议的ManNet也可以应用到SC-HBF设计后，确定的无线电频率链和天线之间的连接。我们进一步开发了一个简化版本的ManNet，称为subManNet，直接产生稀疏模拟预编码器的SC-HBF架构。这两个网络都是用无监督的训练过程训练的。数值结果验证了所提出的基于ManNet/subManNet的HBF方法优于传统的基于模型和深度展开的方法，具有非常低的复杂度和快速的运行时间。例如，在具有128个发射天线的仿真中，它获得了比黎曼流形方案稍高的频谱效率，但是快了1000倍以上，并且复杂度降低了六（6）倍以上。
2023-02-23 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-hop RIS-Empowered Terahertz Communications: A DRL-based Hybrid Beamforming Design
Zhejiang University（浙江大学）；ZJU-UIUC Institute, Zhejiang University（浙江大学ZJU-UIUC联合学院）；National and Kapodistrian University of Athens（雅典国立卡波迪斯特里安大学）；University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）；CentraleSupélec（巴黎中央理工-高等电力学院）；University Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
太赫兹频带（0.1- 10 THz）中的无线通信被设想为未来第六代（6 G）无线通信系统的关键使能技术之一，该第六代无线通信系统的规模超过大规模多输入多输出（Massive-MIMO）技术。然而，太赫兹频率很高的传播衰减和分子散射往往限制了信号的传输距离和覆盖范围。基于可重构智能表面（RIS）在实现智能无线电传播环境方面的突破，提出了一种新的混合波束形成方案，用于多跳RIS辅助通信网络，以提高太赫兹频段的覆盖范围。特别地，部署多个无源和可控的RIS以辅助基站（BS）与多个单天线用户之间的传输。我们研究了BS处的数字波束成形矩阵和RIS处的模拟波束成形矩阵的联合设计，通过利用深度强化学习（DRL）的最新进展来对抗传播损耗。为了提高所提出的DRL算法的收敛性，然后设计了两种算法来初始化的数字波束形成和模拟波束形成矩阵，利用交替优化技术。仿真结果表明，与基准方案相比，该方案能够将THz通信的覆盖范围提高50%以上.此外，它也表明，我们提出的DRL为基础的方法是一个国家的最先进的方法来解决NP难波束成形问题，特别是当信号在RIS辅助太赫兹通信网络经历多跳。
2022-06-22 cs.IT cs.LG eess.SP
NEAT-MUSIC: Auto-calibration of DOA Estimation for Terahertz-Band Massive MIMO Systems
针对太赫兹大规模 MIMO 中增益-相位失配与波束斜视导致的 DOA 估计误差，提出 NEAT-MUSIC 噪声子空间自动校准方法，并推导 Cramer-Rao 界验证其性能。
2023-11-07 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Based Hybrid Precoding for THz Communications
受益于带宽的增长，太赫兹（THz）通信可以支持未来6 G无线系统对超高速速率的爆炸性需求的新应用。为了补偿高频路径损耗，可以利用大规模的多输入多输出（MIMO）波束形成来获得高的阵列增益。然而，由于需要使用大量的模拟移相器来实现模拟波束形成，因此现有的具有大规模MIMO的THz通信具有非常高的能耗。为了解决这一问题，提出了一种基于可重构智能表面（RIS）的THz通信混合预编码结构，利用高能效RIS代替高能耗相控阵，实现混合预编码的模拟波束形成。然后，基于所提出的基于RIS的架构，混合预编码的和速率最大化问题进行了研究。由于RIS在实际中实现的相移通常是离散的，因此具有非凸约束的和速率最大化问题具有挑战性。接下来，和速率最大化问题被重新表述为基于并行深度神经网络（DNN）的分类问题，该问题可以通过所提出的基于低复杂度深度学习的多离散分类（DL-MDC）混合预编码方案来解决。最后，我们提供了大量的仿真结果表明，所提出的DL-MDC方案在理论Saleh-Valenzuela信道模型和实际3GPP信道模型中都工作良好。与现有的迭代搜索算法相比，可以提出的DL-MDC方案减少了运行时间显着与性能损失可以忽略不计。
2021-12-15 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Aided Hybrid Beamforming: Optimal Placement and Beamforming Design
我们考虑可重构智能表面（RIS）辅助第六代（6 G）太赫兹（THz）通信的室内环境中，一个基站（BS）希望发送独立的消息，它的服务用户的帮助下，多个RIS。对于室内环境，诸如柱子、墙壁和其他物体之类的各种障碍物可能导致BS与用户之间没有视线信号路径，这可能显著降低性能。为了克服室内太赫兹通信的这种局限性，我们首先优化RIS的位置，以最大限度地扩大覆盖范围。在优化的RIS布局下，我们提出了BS处的3D混合波束形成和RIS处的相位调整，它们通过基于码本的3D波束扫描以低复杂度在BS和RIS处联合执行。数值模拟表明，该方案显着提高了平均和率相比，没有RIS和随机部署的RIS。它进一步表明，所提出的基于码本的3D波束扫描有效地对准BS-用户链路或BS-RIS-用户链路之间的模拟波束，因此，实现了接近于需要全局信道状态信息的相干波束对准的平均和速率。
2023-03-21 cs.IT eess.SP math.IT
THz RHS Transceiver for Low-Latency Multi-User VR Transmission with MEC
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学）
本文提出一种基于太赫兹与移动边缘计算的虚拟现实传输系统，利用可重构全息表面实现低延迟多用户波束成形与全息图案划分多址接入。
2026-03-02 cs.IT math.IT
Time-Domain Channel Estimation for Extremely Large MIMO THz Communication Systems Under Dual-Wideband Fading Conditions
本文针对太赫兹频段超大规模MIMO在双宽带衰落下的信道估计问题，提出基于单载波系统的时域稀疏建模与交替最小化求解方法，性能优于传统方案并接近理想下界。
2024-07-08 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Hybrid Beamforming with Liquid Crystal Antennas and Liquid Neural Networks
New York University（纽约大学）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
本文提出一种结合可重构液晶天线与液晶神经网络的混合波束成形框架，以解决亚太赫兹系统中的硬件和信道估计挑战，实现更高的频谱效率和鲁棒性。
2026-04-08 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
Terahertz-Band Joint Ultra-Massive MIMO Radar-Communications: Model-Based and Model-Free Hybrid Beamforming
Duzce University（迪兹杰大学）；University of Luxembourg（卢森堡大学）；United States Army Research Laboratory（美国陆军研究实验室）
太赫兹（THz）频段的无线通信和传感技术由于其高工作带宽而成为近距离应用的热点。为了解决THz处的极高衰减，已经提出了超大规模多输入多输出（MIMO）天线系统用于THz通信以补偿传播损耗。然而，与这些巨大天线阵列的全数字波束形成器相关联的成本和功率是过高的。针对一种新的低THz波段超大规模多输入多输出结构，提出了一种基于模型和无模型的宽带混合波束形成器。此外，最近的发展，以节省频谱的驱动下，我们提出了一个联合超大规模多输入多输出雷达通信系统的波束形成器，其中的基站服务于多天线用户设备（RX），并通过生成多个波束向RX和目标跟踪雷达目标。我们制定的GoSA波束形成器的设计作为一个优化问题，以提供一个权衡之间的无约束的通信波束形成器和所需的雷达波束形成器。为了减轻频率无关模拟波束形成器在太赫兹波段产生的波束分裂效应，我们提出了一种相位校正技术，使多个子载波的波束对准一个物理方向。为了进一步降低超大规模多输入多输出计算复杂度并增强鲁棒性，我们还对所提出的基于模型的混合波束形成器实现了深度学习解决方案。数值实验表明，这两种技术优于传统的方法在频谱效率和雷达波束方向图，以及表现出更少的硬件成本和计算时间。
2021-09-29 cs.IT cs.LG eess.SP
Intelligent Reflecting Surface Assisted Terahertz Communications toward 6G
太赫兹（THz）通信已经成为支持未来6 G无线网络中的繁重数据流量和爆炸式网络容量的有希望的候选者。然而，太赫兹通信在实际应用中面临着许多挑战，如传播损耗、信号阻塞和硬件成本。本文分析了一种新兴的智能反射面（IRS）辅助THz通信模式，通过利用联合主动和被动波束形成来提高通信质量并降低开销，以解决上述问题。从实际应用的角度出发，综述了目前在发射端和红外接收端实现THz主/被动波束控制的方法。基于这些方法，波束训练策略建立联合波束形成太赫兹通信，然后研究。此外，设想了将IRS集成到THz通信中的各种新兴和有吸引力的6 G场景。开放的挑战和未来的研究方向，这一新的范式最后强调。
2021-08-23 cs.IT math.IT
Monopulse-based THz Beam Tracking for Indoor Virtual Reality Applications
正在研究太赫兹频谱以提供用于室内应用的超高吞吐量无线电链路，虚拟现实（VR）等以及户外应用，例如，本文研究了一种基于单脉冲的波束跟踪方法，用于依赖于稀疏大规模多输入多输出（MIMO）无线信道的有限移动性用户。由于稀疏性，波束形成使用具有恒定幅度约束的数字控制射频（RF）/中频（IF）移相器来实现，以用于发射功率合规性。采用基于单脉冲的波束跟踪技术，利用接收信号强度指示（RSSI），以避免反馈开销的效率和资源节省的明显原因。最后给出了波束跟踪算法的Matlab实现。该Matlab实现已经尽可能地保持通用，使用其中信道、波束形成码本、单脉冲比较器等可以针对特定要求容易地更新并且具有最小代码修改的功能。
2019-06-04 cs.IT eess.SP math.IT
Switched-Feed Pinching-Antenna Systems for Wideband Terahertz Communications
German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI)（德国人工智能研究中心）；University of Kaiserslautern (RPTU)（凯泽斯劳滕大学）
研究太赫兹频段通信，开发统一传播模型，提出开关馈电收缩天线系统（SF-PASS）架构，该架构在频谱效率上大幅优于单馈PASS，硬件成本低，为宽带太赫兹通信提供新方案。
2026-07-15 cs.IT eess.SP math.IT
A Unified Approach for Beam-Split Mitigation in Terahertz Wideband Hybrid Beamforming
本文提出了一种波束分裂感知（BSA）混合波束成形方法，通过将波束分裂影响传递给子载波相关的数字波束成形器而非增加硬件，有效缓解太赫兹宽带系统的波束分裂问题，提升频谱效率并适用于任意混合架构。
2023-04-10 cs.IT eess.SP math.IT
