Beyond Codebook-Based Analog Beamforming at mmWave: Compressed Sensing and Machine Learning Methods
模拟波束成形是毫米波（mmWave）通信的主要方法，因为其对于有限资源设备具有有利的特性。在这项工作中，我们的目标是减少模拟和数字波束形成方法之间的频谱效率差距。我们提出了一种基于估计的原始信道的精细波束选择方法。利用信道的角域稀疏性，利用压缩感知（CS）方法解决了信道估计这一欠定问题。为了降低压缩感知方法的复杂度，提出了字典学习迭代软阈值算法，该算法联合学习稀疏化字典和信号重构。我们评估所提出的方法在一个现实的毫米波设置，并显示相当大的性能改善相对于基于码本的模拟波束成形方法。
2022-11-03 eess.SP
IRS-Assisted Millimeter Wave Communications: Joint Power Allocation and Beamforming Design
智能反射面（IRS）技术为毫米波（mmWave）通信系统提供了比现有技术更可行的传播路径以克服阻塞。在本文中，我们考虑了一个下行链路的无线系统与IRS和制定联合功率分配和波束成形设计问题，以最大限度地提高加权和速率，这是一个多变量优化问题。针对这一问题，提出了一种基于交替流形优化的波束形成算法。仿真结果表明，该优化算法在提高无线通信系统的加权和速率方面明显优于现有算法。
2020-12-24 eess.SP
User Tracking and Direction Estimation Codebook Design for IRS-Assisted mmWave Communication
针对IRS辅助毫米波通信中移动用户时变信道需调整IRS反射模式的问题，提出基于峰值似然方向估计的码本用户跟踪算法，设计专用优化码本，以低开销实现更低估计误差、更高SNR与有效速率，性能优于两类基准方案。
2024-09-16 eess.SP
Efficient Beamforming Designs for IRS-Aided DFRC Systems
本教程针对IRS辅助DFRC系统，提出多种波束成形设计方法，涵盖半定松弛、最小化、黎曼流形及分支定界，兼顾性能与复杂度。
2023-05-10 eess.SP
Hybrid beamforming for single carrier mmWave MIMO systems
混合模拟和数字波束成形（HBF）已经被认为是一种有吸引力的技术，其为未来的宽带毫米波（mmWave）通信提供了硬件实现限制和系统性能之间的折衷。针对目前大多数基于正交频分复用的毫米波系统的HBF设计，本文研究了单载波系统的HBF设计。通过应用交替极小化方法，我们提出了一个有效的基于最小均方误差准则的HBF方案。仿真结果表明，该方案优于传统的HBF方案SC系统。
2019-02-26 eess.SP
Multi-Agent Double Deep Q-Learning for Beamforming in mmWave MIMO Networks
波束形成是毫米波（mmWave）多输入多输出（MIMO）通信的关键技术之一。设计合适的波束形成不仅可以提高接收信号的质量和强度，而且可以帮助减少干扰，从而提高数据速率。在本文中，我们提出了一种分布式多代理双深度Q学习算法的波束形成在毫米波MIMO网络，其中多个基站（BS）可以自动和动态地调整其波束，以服务于多个高度移动的用户设备（UE）。在分析中，最大接收功率关联准则被认为是用于UE，并考虑到一个现实的信道模型。仿真结果表明，所提出的基于学习的算法可以实现相当的性能，而在穷举搜索，操作复杂度低得多。
2020-08-13 eess.SP
Robust Beamforming for IRS-assisted Wireless Communications under Channel Uncertainty
在本文中，我们考虑IRS辅助传输从多天线接入点（AP）的接收机具有不确定的信道信息。通过调整反射系数的幅度，IRS可以通过从AP的信号波束形成中收集能量来维持其操作。在考虑信道估计误差的情况下，我们利用基于范数的不确定集将AP-IRS信道和AP-IRS接收机建模为级联信道。这使我们能够制定一个强大的优化问题，以尽量减少AP的发射功率，受用户的最坏情况下的数据速率要求和IRS的最坏情况下的功率预算约束。本文首先提出了一种启发式算法来分解IRS的相移优化和AP的主动波束形成，而不是使用交替优化方法。基于半定松弛的最坏情况下的约束，我们进一步设计了一个迭代算法来优化AP的发射波束形成和IRS的反射系数的大小有效地通过求解一组半定规划。仿真结果表明，AP需要更高的发射功率来应对信道的不确定性。此外，信道不确定性的负面影响可以通过使用较大尺寸的IRS来减轻。
2020-05-14 eess.SP
Joint Active and Passive Beamforming for IRS-Assisted Radar
智能反射面（IRS）由于其控制信号传播的能力而被认为是未来无线通信的一种有前途的技术。研究了在杂波环境中部署多个红外辐射源对多个目标进行辅助监视的红外辅助雷达的主被动联合波束形成问题。具体而言，我们的目标是最大限度地提高最小目标照明功率在多个目标位置，通过联合优化的有源波束形成器在雷达发射机和被动相移矩阵在IRS，受杂波功率在每个杂波散射体的上限。由此产生的优化问题是非凸的，并与半定松弛（SDR）的顺序优化过程解决。仿真结果表明，IRS可以帮助创建有效的视线（LOS）路径，从而大大提高了雷达对目标阻塞的鲁棒性。
2021-08-09 eess.SP
Joint Microstrip Selection and Beamforming Design for MmWave Systems with Dynamic Metasurface Antennas
动态超颖表面天线（DMA）为未来无线系统实现大规模天线阵列提供了一种新的范例。在本文中，我们研究了下行毫米波（毫米波）DMA系统与有限数量的射频（RF）链。通过使用一个特定的DMA结构，一个等效的毫米波信道模型的第一个明确的特点。在此基础上，我们提出了一种有效的联合微带选择和波束成形方案，以适应有限数量的RF链。提出了一种基于通道增益的微带选择的低复杂度数字波束形成方案，而模拟波束形成器通过坐标上升法获得。数值计算表明，该方案的性能接近DMA没有RF链减少，验证了所提出的计划的有效性。
2022-10-22 eess.SP
Performance Analysis of Multi-IRS Aided Multiple Operator Systems at mmWave Frequencies
本文研究毫米波频段多运营商系统中智能反射面的性能，推导了不同合作方案下的遍历和频谱效率，证明各运营商可独立控制其IRS，跨运营商合作仅带来边际收益。
2025-07-17 eess.SP
Cooperative Rotatable IRSs for Wireless Communications: Joint Beamforming and Orientation Optimization
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；University of Macau（澳门大学）；Nanjing University of Science and Technology（南京理工大学）
研究在双可旋转智能反射面辅助的无线通信系统中，联合基站发射波束成形、IRS协作无源波束成形及方向优化以最大化接收信噪比，提出基于粒子群优化等方法，验证了IRS旋转相比固定方案及双旋转优于单旋转的性能增益。
2026-07-24 eess.SP
Two Power Allocation and Beamforming Strategies for Active IRS-aided Wireless Network via Machine Learning
本文针对有源IRS辅助无线网络，提出两种基于机器学习的功率分配与波束赋形联合优化策略，以最大化用户信噪比和可达速率，仿真验证其性能优于固定功率分配、无源IRS及无IRS方案。
2024-06-09 eess.SP
Low-Complexity Robust Beamforming Design for IRS-Aided MISO Systems with Imperfect Channels
本文研究了信道不确定性条件下智能反射面辅助的多输入单输出大系统。为了在满足功率约束的前提下，通过联合优化基站处的有源波束形成和IRS处的无源相移，最大化系统的平均和速率，提出了一种基于罚对偶分解（PDD）算法的鲁棒波束形成设计方法。通过应用上界最大化/最小化（BSUM）方法，在算法的每次迭代中，每个变量的最优解都可以得到封闭形式的表达式。仿真结果表明，该方案具有很低的计算复杂度，实现了高性能。
2021-03-18 eess.SP
Closed-Form Hybrid Beamforming Solution for Spectral Efficiency Upper Bound Maximization in mmWave MIMO-OFDM Systems
混合波束成形被认为是实现毫米波（mmWave）多输入多输出（MIMO）通信的关键使能器，因为其能够显著减少收发器中昂贵且耗电的射频链的数量。然而，在毫米波MIMO正交频分复用（MIMO-OFDM）系统中，混合波束成形设计是具有挑战性的，因为需要在整个所采用的带宽上共享模拟预编码器和组合器。在本文中，我们提出了封闭形式的解决方案，设计的模拟预编码器/组合器在毫米波MIMO-OFDM系统的频谱效率的上限最大化的问题。封闭式解决方案有助于模拟波束形成器的设计，同时保证最先进的性能。数值结果表明，该算法获得了略有改善的性能与低得多的计算复杂度相比，所考虑的基准。
2021-08-24 eess.SP
Heterogeneous-IRS-Assisted MIMO Systems: Channel Estimation and Beamforming
针对传统IRS功耗高的问题，本文研究异构IRS辅助的多用户MIMO系统的信道估计与波束成形，提出基于信道分解和流形优化的估计算法及离线+在线的波束成形方案，在降低功耗的同时实现了有竞争力的和速率性能。
2025-06-12 eess.SP
Joint Localization and Beamforming for Reconfigurable Intelligent Surface Aided 5G mmWave Communication Systems
可重构智能表面（RIS）是提高毫米波（mmWave）通信系统传输速率的一项重要技术。以往对RIS技术的研究主要集中在提高毫米波通信系统的传输速率和保密率上。RIS技术的出现为智能无线电环境的产生创造了条件，在提高毫米波通信系统定位精度方面也具有潜在优势。部署在墙壁和物体上，RISs能够通过控制多径反射来显着改善通信和定位覆盖范围。本文研究了基于RIS的毫米波定位系统，提出了一种联合波束形成和定位问题。然而，由于目标函数取决于未知UE的位置和瞬时信道状态信息（CSI），因此这种基于RIS辅助的波束成形和定位技术具有挑战性。针对这一问题，提出了一种新的联合定位和波束形成优化算法（JLBO），并给出了算法的收敛性证明。仿真结果表明，RIS可以提高系统的用户定位精度，与传统的方案相比，该方案具有显着的性能改善。
2022-10-27 eess.SP
Exploiting Intelligent Reflecting Surfaces in NOMA Networks: Joint Beamforming Optimization
研究了一种下行链路多输入单输出智能反射面（IRS）辅助的非正交多址接入（NOMA）系统，其中基站（BS）在IRS的辅助下为多个用户提供服务。我们的目标是通过联合优化BS处的主动波束形成和IRS处的被动波束形成来最大化所有用户的总速率，受到连续干扰消除解码速率条件和IRS反射元件约束。根据反射振幅和相移的特性，我们考虑了理想和非理想IRS假设。为了解决非凸问题，我们提出了有效的算法，通过调用交替优化，设计的主动波束形成和被动波束形成交替。对于理想的IRS场景，这两个子问题通过调用逐次凸逼近技术来解决。对于非理想IRS情况，恒模IRS元件进一步分为连续相移和离散相移。针对连续相移无源波束形成问题，提出了一种基于序贯秩一约束松弛算法的无源波束形成算法，该算法能保证找到局部最优秩一解.然后，提出了一种基于量化的离散相移方案。最后，数值结果表明：（1）采用本文提出的算法部署IRS可以显著提高系统的和速率;（2）3位移相器能够实现与理想IRS几乎相同的性能;（3）本文提出的IRS辅助NOMA系统比IRS辅助正交多址接入系统实现更高的系统和速率。
2020-06-27 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
Base Station Beamforming Design for Near-field XL-IRS Beam Training
针对远场假设导致近场BS-IRS链路波束训练性能下降的问题，提出两种优化BS波束成形的方案，基于AO的算法在训练精度和接收SNR上优于SVD和角度方法。
2023-09-12 eess.SP
Joint Passive Beamforming and User Association Optimization for IRS-assisted mmWave Systems
本文研究了一种智能反射面（IRS）辅助的多用户毫米波（mmWave）下行通信系统，利用IRS来减轻阻塞效应，提高mmWave系统的性能。考虑到IRS对用户关联的影响，我们通过联合优化IRS和用户关联处的无源波束形成来制定和速率最大化问题，这是一个棘手的非凸问题。然后提出了一种交替优化算法，有效地解决了问题。该算法利用分式规划方法对IRS的无源波束形成进行优化，并利用基于网络优化的拍卖算法解决用户关联问题。我们提供了所提出的算法和不同的参考算法之间的数值比较。仿真结果表明，该算法可以获得显着的增益在所有用户的和速率。
2020-10-22 cs.NI eess.SP
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
Energy-Efficient IRS-Aided NOMA Beamforming for 6G Wireless Communications
本文提出了一种基于智能反射面（IRS）辅助的非正交多址接入波束形成（NOMA-BF）系统的节能交替优化框架，用于6 G无线通信。具体而言，这项工作提出了一个集中的IRS启用设计的NOMA-BF系统，以优化主动波束成形和功率分配系数（PAC）的用户在发射机在第一阶段和被动波束成形在IRS在第二阶段，以最大限度地提高网络的能量效率（EE）。然而，NOMA-BF系统可支持用户数的增加将导致NOMA用户干扰和簇间干扰（ICI）。为了减轻ICI的影响，首先采用迫零波束形成以及高效的用户聚类算法，然后通过提出的迭代算法有效地处理NOMA用户干扰，该算法通过简化的封闭形式的表达式计算NOMA用户的PAC在所需的系统约束下。在第二阶段中，被动波束形成的问题是通过基于凸差分（DC）规划和连续凸逼近（SCA）的技术解决。仿真结果表明，所提出的交替框架的能量有效的IRS辅助NOMA-BF系统可以实现收敛在几个迭代，并提供有效的性能方面的EE的系统具有低复杂度。
2022-03-30 eess.SP
IRS-assisted Multi-cell Multi-band Systems: Practical Reflection Model and Joint Beamforming Design
智能反射面（IRS）技术由于能够以能量/频谱/硬件高效的方式定制信号传播环境，被认为是未来无线通信系统中一项极具前景和革命性的技术。然而，大多数现有的IRS优化的研究是基于一个简单的和理想的反射模型，这是不切实际的硬件实现，从而导致严重的性能损失，在现实的宽带/多频带系统。为了解决这个问题，在本文中，我们首先提出了一个更实用，更易于处理的IRS反射模型，描述了不同频率的信号的反射响应的差异。然后，我们研究了IRS辅助的多小区多频带系统的联合发射波束形成和IRS反射波束形成设计。利用流行的二阶锥规划（SOCP），黎曼流形，最小化优化（MM），加权最小均方误差（WMMSE），和块坐标下降（BCD）的方法来解决功率最小化和总速率最大化问题。仿真结果表明，我们提出的联合发射波束成形和反射设计算法的基础上，实际的反射模型在节省功率和速率提高的性能显着改善。
2022-04-13 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
Joint transmit and reflective beamforming for IRS-assisted integrated sensing and communication
研究了一种智能反射面（IRS）辅助的通感一体化（ISAC）系统，该系统部署一个IRS，不仅可以辅助多天线基站（BS）与单天线通信用户（CU）之间的无线通信，还可以在LoS链路被阻断的区域建立虚拟LoS链路，用于感知目标。我们认为BS发送用于ISAC的组合信息和感测信号。在这种设置下，我们联合优化BS处的发送信息和感测波束成形以及IRS处的反射波束成形，以使IRS的最小波束图案增益朝向期望的感测角度最大化，这受到CU处的最小信噪比（SNR）要求和BS处的最大发送功率约束。虽然制定的信噪比约束的波束图增益最大化问题是非凸的，难以解决，我们提出了一个有效的算法，以获得一个高质量的解决方案，使用交替优化和半定松弛（SDR）。数值结果表明，所提出的联合波束形成设计实现了改善的感知性能，同时确保通信的要求相比，没有这样的联合优化的基准。它还表明，使用专用的传感波束是有益的，在提高性能的IRS辅助ISAC。
2022-02-13 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
An Overview on IRS-Enabled Sensing and Communications for 6G: Architectures, Fundamental Limits, and Joint Beamforming Designs
本文综述了IRS赋能的6G感知与通信，涵盖NLoS感知架构、ISAC联合波束成形设计及多IRS网络化ISAC，并指出了未来研究方向。
2024-11-11 eess.SP
Secure Beamforming Design for IRS-ISAC Systems with a Hardware-Efficient Hybrid Beamforming Architecture
本文提出了一种基于硬件高效混合波束成形架构的IRS-ISAC系统安全波束成形方法，通过联合优化波束成形器、IRS反射系数和雷达缩放因子，最大化通信保密间隙，提升系统性能与硬件成本的平衡。
2025-11-24 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
Joint Location Sensing and Channel Estimation for IRS-Aided mmWave ISAC Systems
针对IRS辅助毫米波ISAC系统，提出两阶段传输方案与AS-TVBI算法，联合感知位置并估计信道，利用稀疏性提升性能，仿真验证优越性。
2023-11-14 eess.SP
Robust Beamforming for IRS Aided MIMO Full Duplex Systems
针对IRS辅助MIMO全双工系统中的非完美CSI问题，提出基于期望WMMSE的统计鲁棒波束成形方法，以最大化遍历WSR并推导其上下界，仿真显示性能显著优于基线和鲁棒HD系统。
2023-08-15 eess.SP
Practical Modeling and Beamforming for Intelligent Reflecting Surface Aided Wideband Systems
智能反射面（IRS）通过智能地改变传播环境来增强无线通信，已经成为一种革命性的解决方案。以前的IRS研究都是基于一个理想的反射模型，具有恒定的振幅和可变的相移。然而，在实际应用中，实现满足这种理想反射模型的IRS是困难和不现实的。在这封信中，我们的目标是调查的反射信号的相位-幅度-频率的关系，并提出了一个实用的模型的反射系数的红外辅助宽带系统。然后，基于该实用模型，针对IRS辅助的宽带正交频分复用（OFDM）系统，研究了各子载波的联合发射功率分配和IRS波束成形优化问题。仿真结果说明了实用模型在IRS设计中的重要性，验证了所提模型的有效性。
2020-06-02 eess.SP
Joint Optimization of Active and Passive Beamforming in Multi-IRS Aided mmWave Communications
智能反射面（IRS）被认为是缓解毫米波（mmWave）通信中阻塞效应、提高覆盖率的一种很有前途的技术。为了探索IRS对毫米波通信性能的影响，我们研究了多IRS辅助的毫米波通信网络，并通过联合优化有源和无源波束成形以及用于辅助的IRS集合来制定和速率最大化问题。由于目标函数缺乏凸性和IRS选择变量的二进制性质，优化问题是棘手的。为了解决复杂的非凸问题，提出了一种交替迭代方法。特别地，利用分式规划方法对主、被动波束形成进行了优化，并通过枚举法求解了IRS选择的优化问题。仿真结果表明，我们所提出的方法的性能增益。
2022-10-04 cs.IT eess.SP math.IT
IRS-Assisted OTFS: Beamforming Design and Signal Detection
针对IRS辅助OTFS系统，提出基于STM、分式规划与AO的RC及波束成形联合优化、ADMM检测器和并行因子张量级联信道估计方法，显著提升容量与BER性能。
2024-08-05 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
Near-Field Beamforming Design for Multi-IRS Wireless Beam Routing
Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
本文针对多超大规模智能反射面辅助无线通信，提出基于交替优化的近场波束成形设计，联合优化基站与反射面波束，相比传统方法显著提升接收功率。
2026-10-08 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
Blind IRS Beamforming Using Only Received Signal Power Measurements
Songshan Laboratory（松山湖实验室）；Information Engineering University, PLA Cyberspace Force（信息工程大学，解放军网络空间部队）
本文提出一种仅利用接收信号功率样本的盲IRS波束成形方法，通过构建最小二乘问题估计信道相位差，获得最优IRS配置，在量化电平数大于2时优于CSM方法且复杂度相同。
2026-10-01 eess.SP
Intelligent Reflecting Surface-Assisted Millimeter Wave Communications: Joint Active and Passive Precoding Design
毫米波（MmWave）通信由于其丰富的频谱资源而能够支持多千兆比特的无线接入。然而，严重的路径损耗和高方向性使其容易受到阻塞事件的影响，这在室内和密集的城市环境中可能是频繁的。为了解决这个问题，在本文中，我们引入智能反射表面（IRS）作为一种新技术，以提供有效的反射路径，以增强毫米波信号的覆盖范围。在此框架下，我们研究了联合主动和被动预编码设计的IRS辅助毫米波系统，其中多个IRS部署，以协助数据传输从基站（BS）到单天线接收机。我们的目标是最大限度地提高接收信号功率，通过联合优化发射预编码矢量在BS和所使用的IRS被动波束成形的相移参数。虽然这样的优化问题一般是非凸的，我们表明，通过利用毫米波信道的一些重要特性，可以得出一个最佳的封闭形式的解决方案，为单一的IRS的情况下，可以获得一个接近最佳的解析解的多IRS的情况下。我们的分析表明，接收信号的功率增加平方的反射元件的数量为单IRS和多IRS的情况下。仿真结果验证了我们提出的解决方案的最优性和近优性。结果还表明，IRS可以帮助创建有效的虚拟LOS路径，从而大大提高毫米波通信中对阻塞的鲁棒性。
2020-10-18 eess.SP
Max-Min Fairness in IRS-Aided Multi-Cell MISO Systems with 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进行通信，其中IRS被专门部署用于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，最大化的最小加权信号干扰噪声比（SINR）在用户的目的，在BS的个人最大发射功率和在IRS的反射约束。为了解决非凸问题，我们首先提出了一种精确交替优化设计，以交替的方式优化发射和反射波束形成向量，其中发射和反射波束形成优化子问题通过使用半定松弛（SDR）技术精确求解。然而，它具有高计算复杂度，并且由于SDR中随机化的不确定性而可能导致性能受损。为了避免这些缺点，我们进一步提出了一种不精确的交替优化设计，其中发射和反射波束形成优化子问题的不精确求解的连续凸近似（SCA）的原则的基础上。此外，为了进一步降低复杂度，我们提出了一种低复杂度的不精确交替优化设计，其中反射波束形成优化子问题的求解更加不精确。数值结果表明，所提出的三种设计方案相对于基准方案取得了显着的性能增益。此外，不精确交替优化设计优于精确交替优化的最小加权信干噪比值和计算复杂度方面。
2020-10-23 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
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
Spatial Channel Covariance Estimation and Two-Timescale Beamforming for IRS-Assisted Millimeter Wave Systems
研究了智能反射面辅助毫米波通信系统的空间信道协方差矩阵估计问题。空间CCM是必不可少的两个时间尺度波束形成在IRS辅助系统，然而，估计空间CCM是具有挑战性的，由于被动性质的反射元件和大尺寸的CCM所产生的大量反射元件的IRS。在本文中，我们提出了一种CCM估计方法，利用低秩以及半正定（PSD）的3级Toeplitz结构的CCM。将CCM的估计问题转化为半定规划问题，提出了交替方向乘子法（ADMM）算法。我们的分析表明，所提出的方法是理论上保证获得一个可靠的CCM估计与样本复杂度远小于CCM的维数。因此，所提出的方法可以帮助实现显着的训练开销减少。仿真结果表明了该方法的有效性和基于CCM估计的双时标波束形成方案的性能。
2022-04-17 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
Dual-Tier IRS-Assisted Mid-Band 6G Mobile Networks: Robust Beamforming and User Association
Polytechnique Montreal（蒙特利尔高等理工学院）
本文提出一种双层 IRS 协助框架，通过联合波束成形和用户关联方法，实现 FR3 频段下稳健的 6G 网络连接。
2026-01-31 eess.SP
Passive Beamforming Design for Intelligent Reflecting Surface Assisted MIMO Systems
智能反射面（IRSs）是一种无源器件，它能够调节反射信号的相移，因此适用于无源波束形成。在本文中，我们设想他们的设计与多输入多输出（MIMO）系统中使用的接入点（AP），提高波束成形增益，其中AP和用户都配备了多个天线的主动波束成形行动。首先，我们解耦优化问题，并设计一个给定的IRS配置的主动波束形成。然后将基于IRS的无源波束形成优化问题转化为一个易于求解的非凸二次约束二次规划问题。为了解决转换问题，我们给出了一个近似的解决方案，广泛使用的半定松弛（SDR）技术的基础上。我们还提出了一个低复杂度的迭代解决方案。我们进一步证明了它可以收敛到一个局部最优值。最后，考虑到IRS中离散相移的实际情况，在这两种解决方案的基础上给出了IRS元件的量化设计。我们的仿真结果表明，所提出的解决方案优于相关的基准。
2021-06-02 eess.SP
Robust Joint Active-Passive Beamforming Design for IRS-Assisted ISAC Systems
本文针对IRS辅助ISAC系统，提出联合优化基站发射与IRS反射波束成形以最小化发射协方差与雷达波束图距离的算法，并扩展至鲁棒设计，仿真验证了其有效性。
2023-09-02 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
