Orbital-Angular-Momentum Embedded Massive MIMO: Achieving Multiplicative Spectrum-Efficiency for mmWave Communications
针对传统毫米波大规模MIMO未利用轨道角动量正交态增益的问题,提出OAM嵌入MIMO框架,通过抛物面会聚、模式分解检测及注水功率分配实现倍增频谱效率增益,仿真验证其性能显著优于传统方案。
2024-08-13 eess.SP
Fixed mmWave Multi-User MIMO: Performance Analysis and Proof-of-Concept Architecture
在本文中,我们提出了一个固定的毫米波多用户多输入多输出(MIMO)系统的固定无线接入与独特的架构。将数字MIMO系统与模拟多波束天线阵列相结合,该模拟多波束天线阵列使用高维16 × 16 Butler矩阵来获得16个正交波束。文中给出了该结构的系统模型,并与常用的贴片天线进行了性能比较。几个MIMO预编码技术被认为是基本的模拟波束成形和比较。为了验证这些结果,建立了一个原型,并进行了专门的测量活动。结果表明,该系统模型是一个很好的近似,多波束天线阵列的使用是一个很好的替代贴片天线的大量用户。
2020-03-09 eess.SP
5G mmWave Downlink Vehicular Positioning
5G新无线电(NR)为从单个参考站进行精确定位提供了新的机会:在基站和用户侧,大带宽与多个天线相结合,可以实现无与伦比的角度和延迟分辨率。然而,定位质量受到多径和时钟偏差的影响。我们研究,在性能界限和算法方面,在多径和未知的用户时钟偏差的存在下,本地化车辆的能力。我们发现,当有足够数量的路径存在,车辆仍然可以本地化由于冗余的几何约束。此外,5G NR信号使车辆能够建立环境地图。
2019-01-07 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
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
Beam-Domain Channel Estimation for mmWave MIMO using Sub-6 GHz Out-of-Band Information
Institute of Telecommunications, TU Wien(维也纳科技大学电信研究所)
研究针对未来无线MIMO系统整合频段下的毫米波MIMO信道估计问题,提出利用低于6GHz带外信息的波束域信道估计方法,经与传统方法对比,该方法在视距和非视距场景下频谱效率表现更优。
2026-10-21 eess.SP
Channel Covariance Matrix Estimation via Dimension Reduction for Hybrid MIMO MmWave Communication Systems
具有较低硬件复杂度和功耗的混合大规模多输入多输出结构已被认为是毫米波(mmWave)通信的潜在候选。信道协方差信息可用于设计发射机预编码器、接收机合并器、信道估计器等。然而,混合结构仅允许观察到低维信号,这增加了信道协方差矩阵估计的困难。本文通过克罗内克积展开将信道协方差估计表示为结构化低秩矩阵感知问题,并使用低复杂度算法来解决该问题。通过对均匀线阵和均匀正方形平面阵的仿真,验证了该方法的有效性。
2019-06-24 eess.SP
Robust massive MIMO Equilization for mmWave systems with low resolution ADCs
利用可用的毫米波频谱对于5G来说非常重要。在这项工作中,我们研究了基于链路级仿真的低分辨率ADC的数字波束形成的性能,包括信道估计,MIMO均衡和信道解码。我们考虑最近商定的3GPP NR类型1OFDM参考信号。比较结果表明,顺序DCD在检测性能和复杂度方面都优于基于MMSE的MIMO均衡。我们还表明,基于DCD的算法是更强大的信道估计错误。与通常认为的不同,我们还表明,大规模MIMO大规模多输入多输出系统的MMSE均衡的复杂性不是由矩阵求逆决定的,而是由Gram矩阵的计算决定的。
2017-11-14 eess.SP
User Association and Hybrid Beamforming Designs for Cooperative mmWave MIMO Systems
混合模拟和数字波束成形已经成为毫米波(mmWave)大规模多输入多输出(MIMO)通信系统的关键使能技术,因为它可以平衡系统性能和硬件效率之间的权衡。协作网络由于其强大的集中控制能力,在提高毫米波通信频谱效率方面显示出巨大的潜力。在本文中,我们考虑合作毫米波MIMO系统,并提出了三种典型的混合波束形成架构的用户关联和混合波束形成的设计算法。协作网络的中央处理单元(CPU)首先匹配基站(BS)和用户的服务对。然后,提出了一种迭代混合波束形成设计算法,以最大化具有全连接混合波束形成架构的mmWave MIMO系统的加权可达和速率性能。此外,针对固定子阵混合波束形成结构,提出了一种启发式模拟波束形成设计算法。为了进一步利用多天线的分集,我们还考虑了动态子阵结构,并提出了一种新的天线设计算法的模拟波束形成设计。仿真结果表明,所提出的混合波束形成算法与现有的其他方法相比,性能有了显著的提高,动态子阵结构在提高能量效率(EE)性能方面具有很大的优势。
2022-08-10 eess.SP
Evaluation of Simplified Methodology for Obtaining mmWave MIMO Channels from Ray-Tracing Simulations
在许多5G用例中,使用更高的频率和MIMO非常重要。然而,毫米波(mmWave)的可用信道模型目前需要调查,并且测量的数量仍然有限。使用模拟器是毫米波MIMO研究中的当前实践,射线追踪被认为是最准确的技术之一。由于射线跟踪模拟的时间相对较长,通常的做法是采用简化的模拟方法,其中对全向天线进行模拟,然后将结果与几何模型一起使用,以考虑使用天线阵列。这允许灵活性并减少模拟所花费的总时间。本文探讨了相应的假设和如何准确的简化方法的结果相比,有效地使用天线阵列的射线跟踪模拟。初步结果表明,发射器和接收器之间的距离需要足够大。
2019-08-20 eess.SP
Energy-Efficient RF Chain Activation for Uplink mmWave Cell-Free Massive MIMO Systems: A Minimum-Cost Maximum-Flow Approach
King’s College London(伦敦国王学院)
针对上行毫米波无细胞大规模MIMO系统的节能需求,提出基于最小代价最大流的自适应射频链激活方案,可在保证较高可达速率与可接受计算复杂度的前提下显著提升总能效。
2026-10-14 eess.SP
Hybrid Precoding for mmWave Massive MIMO with One-Bit DAC
混合波束成形是实现配备大量天线的节能5G无线网络的关键。低分辨率数据转换器为最先进的5G收发器的能效带来了另一种自由度。在这项工作中,我们考虑了毫米波(mmWave)频谱中的大规模多输入多输出(MIMO)信道的混合预编码器的设计以及一位数模转换器(DAC)和有限量化移相器。特别是,我们提出了一种基于交替优化的预编码器设计,递归计算量化失真的协方差,并相应地更新预编码器。数值结果验证,可实现的速率提高迅速通过迭代,涉及更新的权重矩阵,量化的失真协方差,和相应的预编码器。
2019-09-18 eess.SP
Secure Transmission for IRS-Assisted MIMO MmWave Systems
本文研究了智能反射面辅助毫米波(mmWave)系统中的安全波束形成设计问题,其中发射端采用混合波束形成(HB),智能反射面采用无源波束形成(PB)。为了最大限度地提高保密容量,HB和PB的联合优化制定为一个非凸问题,具有常数模约束。为了有效地解决这样一个具有挑战性的问题,原问题被分解成PB子问题和HB子问题,然后这两个子问题依次求解所提出的算法。仿真结果表明,所提出的方法相比,国家的最先进的作品的优越性能。
2022-12-20 eess.SP
Lens Antenna Arrays-Assisted mmWave MU-MIMO Uplink Transmission: Joint Beam Selection and Phase-Only Beamforming Design
研究了一种透镜天线阵列辅助的毫米波多用户多输入多输出(MU-MIMO)系统。基站的波束选择矩阵和用户终端的纯相位波束形成器被联合设计,目的是最大化上行链路和速率。为了处理混合整数优化问题,通过加权最小均方误差(WMMSE)、块坐标下降(BCD)和最小化-最大化(MM)技术,提出了一种基于罚对偶分解(PDD)的迭代算法.此外,一个低复杂度的顺序优化(SO)为基础的算法提出了轻微的和速率性能损失的代价。数值结果表明,所提出的方法可以实现更高的和率比国家的最先进的方法。
2022-07-30 eess.SP
Joint Localization and Synchronization in Downlink Distributed MIMO
本文研究下行分布式MIMO系统中单天线用户设备的联合定位与同步问题,提出顺序和同时两种AP传输协议及相干/非相干ML估计器,仿真证明同时传输P2在定位精度和时延上更优。
2025-04-14 eess.SP
Spectral Efficiency Optimization for mmWave Wideband MIMO RIS-assisted Communication
可重构智能表面(RIS)是一种被动或半被动的异质元表面,由许多可调单元组成。RIS作为一种有前途的新技术正在获得发展势头,能够将传播环境转换为可控参数。在本文中,我们研究了协同设计的每个子载波的功率分配矩阵和多元素的RIS相移在下行链路中使用28 GHz频段的宽带MIMO传输。我们在改进RIS辅助链路方面的贡献包括:(1)增强了系统建模,包括路径损耗和阻塞建模,以及均匀矩形阵列(URA)设计;(2)设计了梯度上升协同设计算法;(3)对所提出的算法进行了渐近(Big O)复杂度分析和运行时复杂度评估。
2021-12-15 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
Estimating Doubly-Selective Channels for Hybrid mmWave Massive MIMO Systems: A Doubly-Sparse Approach
在毫米波大规模多输入多输出(mMIMO)系统中,混合数字/模拟波束成形已被认为是克服严重的毫米波传播损耗的经济手段。为了便于mmWace mMIMO的波束成形,迫切需要获取准确的信道状态信息。为此,提出了一种新的双稀疏方法来估计混合mMIMO下的双选择性毫米波信道。通过明智设计的训练模式,可以联合利用毫米波信道所表现出的众所周知的波束空间稀疏性以及未充分研究的延迟域稀疏性来辅助信道估计。由于我们仔细的两个阶段(随机探测和转向探测)的设计,建议的信道估计器具有强大的鲁棒性,对双重(频率和时间)的选择性,同时享受的好处所带来的剥削双稀疏。与现有的替代方案相比,我们提出的信道估计器不仅被证明是更普遍的,但也大大减少了训练开销,存储需求以及计算复杂度。
2019-12-18 eess.SP
Downlink Interference Analysis of UAV-based mmWave Fronthaul for Small Cell Networks
本文研究了一种基于无人机(UAV)的异构网络,以解决分布式小小区向核心网传输大流量的问题。首先,通过考虑真实天线方向图、UAV的振动、小小区基站(SBS)的随机分布以及UAV在3D空间中的位置来表征下行链路信道的详细三维(3D)模型。然后,针对两种类型的干扰:小区内干扰和小区间干扰,执行严格的干扰分析。干扰分析的结果,然后被用来推导所考虑的系统上的中断概率的上限。数值结果表明,理论分析与仿真结果吻合较好.结果表明,在无人机的波动的存在下,优化辐射方向图形状需要平衡增加方向图增益以减少干扰以及补偿毫米波频率处的大路径损耗与减少方向图增益以减轻无人机振动的不利影响之间的固有权衡。的分析推导,使任何条件下的最佳天线方向图的推导在很短的时间内,而不是使用耗时的广泛的模拟。
2022-08-11 eess.SP
Trainable Proximal Gradient Descent Based Channel Estimation for mmWave Massive MIMO Systems
在这封信中,我们解决的问题,毫米波信道估计在大规模多输入多输出通信系统。利用波束空间中毫米波信道的稀疏性,我们将估计问题表示为稀疏信号恢复问题。为此,我们提出了一种基于深度学习的可训练近端梯度下降网络(TPGD-Net)。TPGD-Net将迭代近似梯度下降(PGD)算法展开为分层网络,梯度下降步长设置为可训练参数。此外,我们用一个神经网络取代了PGD算法中的邻近算子,该神经网络利用数据驱动的先验信道信息来隐式地执行邻近操作。为了进一步增强跨层特征信息的传递,我们在TPGD网络中引入了跨层特征注意力融合模块。我们在Saleh-Valenzuela信道模型和DeepMIMO数据集上的仿真结果表明,与最先进的毫米波信道估计器相比,TPGD-Net的性能优越。
2023-03-06 eess.SP
Low-Complexity Tensor-Based Channel Parameter Estimation for mmWave MIMO-Assisted Systems
Federal University of Ceará(塞阿拉联邦大学)
本文针对采用无源Butler矩阵波束成形的下行毫米波大规模MIMO系统,提出基于三阶PARAFAC张量的低复杂度信道估计框架,通过BALS优化降低计算开销,结合ESPRIT提取角度并推导CRLB,仿真显示其性能优于传统最小二乘方法。
2026-10-12 eess.SP
RIDNet Assisted cGAN Based Channel Estimation for One-Bit ADC mmWave MIMO Systems
针对单比特ADC毫米波MIMO系统中天线增加导致导频开销大、频谱效率下降的问题,提出一种结合cGAN与稀疏特征注意力盲去噪网络的信道估计方法,显著提升了估计性能并减少了导频传输。
2023-12-19 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
MIMO-SAR: A Hierarchical High-resolution Imaging Algorithm for mmWave FMCW Radar in Autonomous Driving
毫米波雷达正越来越多地集成到商用车中,以支持先进的驾驶辅助系统功能。当前车载雷达成像的一个关键缺点是由于天线尺寸和位置的形状因子限制而导致的方位分辨率差(对于侧视操作)。在本文中,我们提出了一种解决方案,通过一种新的多输入和多输出合成孔径雷达(MIMO-SAR)成像技术,适用于相干合成孔径雷达的原则,以提高侧视(角)分辨率的车载MIMO雷达。所提出的两阶段分层MIMO-SAR处理工作流程大大减少了计算量,同时保持图像分辨率。为了使合成孔径的相干处理,我们集成了一个雷达测距算法,估计自我雷达的轨迹。通过仿真和车载雷达平台的实测数据验证了MIMO-SAR算法的有效性。
2021-06-04 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
Impact of Reflectors and MIMO on ML-Aided mmWave/sub-THz Blockage Prediction
本文结合机器学习与物理仿真提出 ML-EW 阻塞预警算法,评估反射体、MIMO 及频率等因素影响,可提前数十个 5G 帧预警并实现约 90% 以上准确率。
2025-09-01 eess.SP
Double-Sided Massive MIMO Transceivers for MmWave Communications
我们提出了实用的收发器结构的双边大规模多输入多输出(MIMO)系统。与标准的大规模多输入多输出不同,发射侧和接收侧都配备有高维天线阵列。我们利用多层滤波架构,并提出了新的分层收发器方案与实际的信道状态信息的要求,以简化我们的双边大规模多输入多输出系统的复杂性。我们进行了全面的模拟活动,调查不同的信道传播条件下的性能,并确定最合适的策略,建议收发器。我们的研究结果表明,协方差矩阵本征滤波器的设计在外部收发器层结合最大本征模传输预编码/最小均方误差组合在内部收发器层产生最佳的可实现的和速率性能为不同的传播条件和多用户干扰水平。
2019-11-10 eess.SP
Full-Duplex mmWave Massive MIMO Systems: A Joint Hybrid Precoding/Combining and Self-Interference Cancellation Design
毫米波(mmWave)大规模多输入多输出(MIMO)系统已经被认为是第五代(5G)和5G之后的无线通信网络的主要候选之一,以满足不断增长的容量需求。全双工技术可以进一步增强毫米波大规模多输入多输出系统的优势。然而,强自干扰(SI)是全双工技术的主要限制因素。因此,本文提出了一种新的基于角度的联合混合预编码/合并(AB-JHPC)技术,用于全双工毫米波MIMO系统。我们的主要目标是:(i)提高自干扰消除(SIC),(ii)增加预期的信号功率,(iii)减少信道估计开销,(iv)设计具有少量RF链的大规模多输入多输出系统。首先,AB-JHPC的RF级通过慢时变的离开角(AoD)和到达角(AoA)信息来开发。提出了一种联合发射/接收RF波束形成器设计,用于覆盖(不包括)预期(SI)信道的AoD/AoA支持。其次,AB-JHPC的BB级是通过减小尺寸的有效预期通道构造的。在BB阶段使用众所周知的奇异值分解(SVD)方法之后,我们还提出了一种新的半盲最小均方误差(S-MMSE)技术,通过使用AoD/AoA参数来进一步抑制剩余SI功率。数值结果表明,该方法能有效地消除SI信号。结果表明,AB-JHPC达到85.7 dB SIC和SIC的总量几乎线性增加,通过天线隔离技术。我们观察到,所提出的全双工毫米波大规模多输入多输出系统与其半双工对应物相比,随着天线阵列尺寸的增加和发射/接收天线隔离度的提…
2021-04-01 eess.SP
Demo: MmWave Lens MIMO
在第五代(5G)通信中,射频透镜天线以其高天线增益和低硬件成本的优点被引入模拟/数字混合波束形成技术中。在本文中,我们设计和制造适当的射频透镜天线的毫米波通信中确定的仿真分析,并提出了一个实时毫米波透镜MIMO测试平台。此外,在传统的相移MIMO,波束偏斜,毫米波通信的宽带所造成的问题,估计与制作的RF透镜天线。
2020-04-27 cs.NI eess.SP
Environment-Aware and Training-Free Beam Alignment for mmWave Massive MIMO via Channel Knowledge Map
毫米波(mmWave)大规模多输入多输出(MIMO)通信系统被期望实现巨大的传输速率,前提是发射和接收波束与MIMO信道正确对准。然而,现有的波束对准技术依赖于信道估计或波束扫描,这导致过高的训练开销,特别是对于未来的无线系统,具有进一步增加的天线尺寸和更严格的要求,对成本有效的硬件架构。在本文中,我们提出了一种新的波束对准技术,这是环境感知和培训免费,通过利用新兴的概念,信道知识地图(CKM),连同用户的位置信息,是现成的在当代无线系统。CKM是一个站点特定的数据库,标记有发射机/接收机位置,它包含有用的信道信息,以促进或甚至实时获取信道状态信息(CSI)。提出了用于毫米波大规模多输入多输出系统中的波束对准的CKM的两个实例,即信道路径图(CPM)和波束索引图(BIM)。结果表明,与现有的基于训练的波束对准方案相比,所提出的CKM使能的环境感知波束对准能够大幅提高有效通信速率,即使有适度的用户定位误差,由于其显着节省了禁止的训练开销。
2021-02-19 eess.SP
Fast Transceiver Design for RIS-Assisted MIMO mmWave Wireless Communications
本文针对收发端均采用均匀圆形阵列的RIS辅助MIMO毫米波通信系统,提出降低旋转角度对非循环信道矩阵影响的算法、收发端及RIS的相位优化方案和低复杂度快速逐符号ML检测方案,通过仿真验证了理论有效性。
2024-08-13 eess.SP
On the Theoretical Limits of Beam Steering in mmWave Massive MIMO Channels
模拟波束控制(ABS)已经成为用于毫米波(mmWave)大规模多输入多输出(MIMO)系统的低复杂度、功率高效的解决方案。此外,由在基站(BS)处具有大量发射天线(大规模多输入多输出)的用户终端(UT)之间的低空间相关性驱动,ABS可以用于支持多用户(MU)MIMO场景,而不是数字或混合波束成形(HBF)。然而,我们在本文中表明,即使具有大量的发射天线,HBF也可以实现比MU ABS更好的频谱效率(SE),即使在纯视线(LoS)信道中。此外,我们证明了MU ABS饱和到一个恒定的SE在高发送信噪比(SNR),我们从理论上推导出一个近似的饱和边界在本文中。另一方面,我们强调,HBF的SE的规模与发送SNR,即使在高SNR制度。最后,给定相同的功耗和硬件复杂度的MU ABS的情况下,我们表明,HBF渐近达到最佳SE(理想的非干扰情况)时,增加发射天线的数量。
2019-01-30 eess.SP
Uplink-aided High Mobility Downlink Channel Estimation over Massive MIMO-OTFS System
虽然它经常用于正交频分复用(OFDM)系统中,但是在高移动性场景中,在正交时频空间(OTFS)调制上应用大规模多输入多输出(MIMO)可能会遭受巨大的训练开销。在本文中,我们提出了一个上行辅助的高移动性下行信道估计方案的大规模多输入多输出-OTFS网络。具体而言,首先建立上行链路的时域大规模多输入多输出-OTFS信号模型,并采用基于期望最大化的变分贝叶斯(EM-VB)框架,针对每个物理散射路径恢复上行信道参数,包括角度、时延、多普勒频率和信道增益,相应地,借助快速贝叶斯推理,构造了一种低复杂度的方法来克服EM-VB的瓶颈。然后,我们充分利用角度,延迟和多普勒之间的相互作用的上行链路和下行链路和重建的角度,延迟和多普勒频率的下行链路的大规模信道在基站。此外,我们研究了下行链路大规模多输入多输出信道估计的延迟多普勒角域。详细分析了OTFS在时延-多普勒域上的信道色散。各种数值例子来证实所提出的计划的有效性和鲁棒性。
2020-03-16 eess.SP
Bayesian Learning-Aided Near-Field Channel Estimation for mmWave Hybrid MIMO systems employing Uniform Circular Array
Indian Institute of Technology Kanpur(坎普尔印度理工学院);Indian Institute of Technology Jodhpur(焦特普尔印度理工学院)
本文提出环形贝叶斯信道学习框架,结合贝叶斯学习与近场信道估计,解决毫米波混合MIMO系统中用户进入近场区域的问题,并利用均匀圆阵提升波束成形性能。
2026-05-07 eess.SP
Generalized Beamspace Modulation Using Multiplexing: A Breakthrough in mmWave MIMO
在最佳波束空间上的空间复用(SMX)多输入多输出(MIMO)被认为是关于频谱效率(SE)的毫米波(mmWave)通信的最佳解决方案,称为最佳波束空间选择(BBS)解决方案。等效MIMO注水(WF-MIMO)信道容量被视为不可超越的SE上界。最近,研究人员提出了各种方案,试图接近基准和性能界限。但是,它们是具有减少的射频(RF)链的毫米波MIMO系统的真正限制吗?在本文中,我们提出了一个更好的传输方案,实现更高的SE,即广义波束空间调制使用复用(GBMM)的基准和相应的界限的挑战。受空间调制概念的启发,除了选择波束空间之外,还使用选择操作来携带信息。我们证明,GBMM是优于BBS的SE方面,可以突破众所周知的“上限”。也就是说,GBMM更新SE的上界。本文研究了面向SE的GBMM预编码器激活概率优化、全数字预编码器设计、最优功率分配和混合预编码器设计。提出了一种适用于所有信噪比条件下的梯度上升算法。最佳的解决方案是在高信噪比制度。此外,我们研究了混合接收机设计,并推导出配置为在可实现的SE中从GBMM获得增益的接收RF链的最小数量。我们提出了一种编码方法来实现优化的预编码器激活。还讨论了毫米波宽带通信的扩展。与基准比较(即,WF-MIMO信道容量),以显示GBMM的优越性。
2018-10-25 eess.SP
Hybrid Precoder and Combiner Designs for Decentralized Parameter Estimation in mmWave MIMO Wireless Sensor Networks
针对毫米波MIMO无线传感器网络的去中心化参数估计,提出基于多测量向量稀疏恢复与SOMP算法的混合预编码与合并器设计,并在多种功率约束与噪声条件下验证了其有效性。
2023-06-25 eess.SP
Signal Shaping for Non-Uniform Beamspace Modulated mmWave Hybrid MIMO Communications
研究了毫米波(mmWave)多输入多输出(MIMO)通信中基于最大化最小欧氏距离(MMED)准则的自适应信号整形方法。在这项工作中,我们利用模拟预编码器的索引来携带信息,并优化用于每个模拟预编码器激活状态的符号向量集。具体来说,我们首先提出了一个联合优化的信号整形(JOSS)的方法,其中用于所有模拟预编码器激活状态的符号向量集联合优化,通过解决一系列的二次约束二次规划(QCQP)问题。JOSS表现出良好的性能,但是,具有高的计算复杂度。为了降低计算复杂度,我们提出了一个完整的基于预编码的信号整形(FPSS)的方法和一个对角预编码的信号整形(DPSS)的方法,其中的全数字预编码器或对角数字预编码器的所有模拟预编码器激活状态的优化,通过解决两个小规模的QCQP问题。仿真结果表明,与现有的毫米波传输解决方案相比,所提出的信号整形方法可以在可靠性方面提供可观的性能增益。
2020-06-23 eess.SP
Broadband Synchronization and Compressive Channel Estimation for Hybrid mmWave MIMO Systems
同步是蜂窝系统中的基本过程,UE借此获取解码BS发送的数据所需的时间和频率信息。由于必须使用大型天线阵列来获得补偿小天线孔径所需的波束成形增益,因此必须与5G NR中的波束训练联合执行同步,或者如果要估计高维毫米波MIMO信道,则必须在低SNR状态下执行同步。为了避免这个问题,这项工作提出了第一个同步框架的毫米波MIMO是鲁棒的TO,CFO和PN同步错误,并与以前的工作,隐式地考虑使用多个RF链在发射机和接收机。我提供了一个理论分析的估计问题,并推导出HCRLB的CFO,PN和等效波束形成的信道看到的不同的接收RF链的估计。我还提出了两种新的算法来估计不同的未知参数,这依赖于近似的MMSE估计的PN和最大似然估计的CFO和等效波束形成的信道。此后,我提出使用等效波束成形信道的估计来执行高维频率选择性毫米波MIMO信道的压缩估计,从而进行数据传输。为了进行性能评估,我考虑了实现5G NR信道模型的MDRiGa信道模拟器,并表明在没有事先同步的情况下进行压缩信道估计是可能的,并且所提出的方法优于目前在5G NR中考虑的联合波束训练和同步的当前解决方案。
2020-05-02 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
Probabilistic Position-Aided Beam Selection for mmWave MIMO Systems
本文提出一种基于低秩张量和贝叶斯推理的概率位置辅助波束选择方法,利用UE位置与最优波束索引的统计依赖性,在更少训练样本下实现高数据速率并显著缩小波束搜索空间。
2025-04-12 eess.SP
Robust Non-Coherent Beamforming for FDD Downlink Massive MIMO
由于难以获得信道状态信息(CSI),因此已知设计用于频分双工(FDD)大规模多输入多输出的下行链路(DL)的波束成形技术是具有挑战性的问题。实际上,由于上行链路-下行链路频带是不相交的,因此系统不能像时分双工(TDD)系统中那样依赖于信道互易性来从上行链路(UL)导频估计信道。尽管如此,在本文中,我们提出了鲁棒波束形成器的原始设计,不需要来自用户的任何反馈,仅依赖于UL导频的传输。付出的代价是波束形成器在它不利用每个多径分量的相位的全部知识的意义上是非相干的。在不同的准则和部分相位知识下,提出了大量新颖的设计。
2020-04-01 eess.SP
Software-Defined MIMO OFDM Joint Radar-Communication Platform with Fully Digital mmWave Architecture
大规模部署具有协作传感和操纵技术的互联车辆,增加了对5.9 GHz车联网通信(V2X)频段的需求。除了V2X频谱,24和77 GHz的未充分利用的毫米波(mmWave)频段可用于补充V2X通信,并为新兴宽带应用提供高数据速率支持。为此目的,联合雷达通信(JRC)系统已在文献中提出了使用相同的波形和硬件来执行这两个功能。在这项工作中,我们提出了一个软件定义的多输入多输出(MIMO)JRC与正交频分复用(OFDM)的24 GHz毫米波波段。我们使用商用软件定义无线电和定制的毫米波前端实现了一个实时操作的全双工JRC平台。通过全数字MIMO架构,我们展示了毫米波频段MIMO OFDM JRC的同步数据传输和高分辨率雷达成像能力。
2023-02-11 cs.AR eess.SP
Sparsity-Adaptive Beamspace Channel Estimation for 1-Bit mmWave Massive MIMO Systems
我们提出了稀疏自适应波束空间信道估计算法,提高精度的1位数据转换器在全数字毫米波(mmWave)大规模多输入多输出(MIMO)基站。我们的算法包括一个调整阶段的基础上斯坦的无偏风险估计(SURE),自动选择最佳的去噪参数取决于瞬时信道条件。与视线(LoS)和非LoS毫米波大规模MIMO信道模型的仿真结果表明,我们的算法提高信道估计精度与1位测量的计算效率的方式。
2020-05-30 cs.IT eess.SP math.IT
MmWave MU-MIMO for Aerial Networks
毫米波为空对空(A2 A)通信提供高带宽。在本文中,我们评估的速率性能的多用户MIMO(MU-MIMO)配置,几架飞机与一个中央枢纽通信。我们考虑一个混合子阵列架构,单路径通道,和现实的大气衰减效应。我们提出了一个数学框架分析的毫米波(毫米波)MU-MIMO网络。通过蒙特卡罗模拟,我们证明了毫米波是一种很有前途的技术,在下一代空中网络中提供千兆连接。
2019-03-29 cs.IT eess.SP math.IT
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
Downlink Channel Estimation for mmWave Systems with Impulsive Interference
针对下行毫米波MIMO系统中的脉冲干扰问题,提出一种基于变分推断和稀疏贝叶斯学习的信道估计技术,利用信道稀疏性与干扰间歇性有效降低了估计误差并提升了精度。
2025-11-04 cs.IT eess.SP math.IT
Beam Alignment for the Cell-Free mmWave Massive MU-MIMO Uplink
毫米波(mmWave)无小区大规模多用户(MU)多输入多输出(MIMO)系统将毫米波频率处可用的大带宽与无小区系统的改进覆盖相结合。然而,为了对抗毫米波频率处的高路径损耗,用户设备(UE)必须在有意义的方向上形成波束,即,到附近的接入点(AP)。同时,多个UE应避免向同一AP进行传输以减少MU干扰。我们提出了一种干扰感知的方法,用于无小区毫米波大规模MU-MIMO上行链路中的波束对准(BA)。在所考虑的场景中,AP执行全数字接收波束成形,而UE执行模拟发射波束成形。我们评估我们的方法使用现实的毫米波信道从商业射线跟踪器,显示所提出的方法的优越性,全向传输,以及在不考虑MU干扰的方法。
2022-07-20 cs.IT eess.SP math.IT
Acquisition of Channel State Information for mmWave Massive MIMO: Traditional and Machine Learning-based Approaches
Southeast University(东南大学);Nanjing University of Aeronautics and Astronautics(南京航空航天大学);Imperial College London(伦敦帝国学院)
信道状态信息(CSI)获取的准确性直接影响毫米波(mmWave)通信的性能。在这篇文章中,我们提供了一个概述CSI采集,包括毫米波大规模多输入多输出系统的波束训练和信道估计。波束训练可以避免对高维信道矩阵的估计,而信道估计可以灵活地利用先进的信号处理技术。除了在本文中介绍传统方法和基于机器学习的方法外,我们还在频谱效率,计算复杂度和开销方面比较了不同的方法。
2022-03-12 cs.LG eess.SP
CNN based Channel Estimation using NOMA for mmWave Massive MIMO System
College of Engineering Trivandrum(特里凡得琅工程学院);Government Engineering College Kozhikode(科泽科德政府工程学院)
非正交多址接入(NOMA)方案正被积极探索以解决第五代(5G)无线通信中的一些主要挑战。在NOMA方案与毫米波(mmWave)大规模多输入多输出(MIMO)系统集成的场景中,信道估计特别具有挑战性。信道的准确估计对于利用duo-NOMA和mmWave配对的益处至关重要。提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的方法来估计基于NOMA的毫米波(mmWave)大规模多输入多输出(MIMO)系统的信道。首先,用户被分组到不同的集群的基础上,他们的信道增益和波束成形技术被执行,以最大化在所需的集群方向的信号。首先根据接收信号进行信道的粗略估计,并且将该估计作为输入提供给CNN以精细估计信道系数。数值算例表明,该方法优于最小二乘(LS)估计和最小均方误差(MMSE)估计,且接近Cramer-Rao界(CRB)。
2021-08-01 cs.LG 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
Reconfigurable Antennas in mmWave MIMO Systems
实现毫米波(mmWave)频带的全部潜力的关键障碍是该频带中的无线信号的差的传播特性。克服该问题的一种方法是使用能够支持更高增益同时提供波束适应性和分集的天线,即,可重构天线在这篇文章中,我们提出了一种新的架构毫米波多输入多输出(MIMO)通信,使用一类新的可重构天线。更具体地,所提出的基于透镜的天线可以在使用单个射频链的同时支持多个辐射图案。此外,通过使用波束选择网络,每个天线波束可以在期望的方向上被操纵。此外,在MIMO架构中使用所提出的可重构天线,我们提出了一种新的信号处理算法,该算法使用天线提供的额外自由度来克服毫米波频率下的传播问题。我们的仿真结果表明,所提出的可重构天线MIMO架构显着提高毫米波通信系统的性能。
2017-10-24 cs.IT cs.NI eess.SP
Sparse Beamspace Equalization for Massive MU-MIMO mmWave Systems
我们提出了基于均衡的数据检测算法的全数字毫米波(mmWave)大规模多用户多输入多输出(MU-MIMO)系统,利用稀疏性在波束空间域,以降低复杂度。我们提供了一个条件的用户数量,基站天线,和信道稀疏的波束空间均衡可以比传统的天线域处理复杂。我们评估现有的和新的波束空间均衡算法的性能复杂性的权衡使用模拟现实毫米波信道模型。我们的研究结果表明,我们提出的波束空间均衡算法之一,实现了高达8倍的复杂性降低视线条件下,假设一个足够大的数量内的信道相干间隔的传输。
2020-03-18 cs.IT eess.SP math.IT
Finite-Alphabet Wiener Filter Precoding for mmWave Massive MU-MIMO Systems
多用户(MU)预编码的功率消耗是全数字大规模MU多输入多输出(MIMO)基站中的主要关注点,所述全数字大规模MU多输入多输出(MIMO)基站具有以毫米波(mmWave)频率操作的数百个天线元件。我们建议用有限字母表WF预编码(FAWP)矩阵来替换部分线性维纳滤波器(WF)预编码矩阵,这使得能够使用消耗低功率和面积的低精度硬件。为了最大限度地减少我们的方法的性能损失,我们提出了有效地计算FAWP矩阵,最好地模仿WF预编码器的方法。我们的研究结果表明,FAWP矩阵的方法无限精度的错误率和错误向量幅度的性能,只有3位的预编码权重,即使在现实的毫米波信道中工作。因此,FAWP是在全数字毫米波大规模MU-MIMO系统中大幅降低功耗和硅面积的有前途的方法。
2020-09-10 cs.IT eess.SP math.IT
Transformer-assisted Parametric CSI Feedback for mmWave Massive MIMO Systems
针对毫米波大规模MIMO系统CSI反馈开销大的问题,提出结合深度学习的参数化CSI反馈方法,将信道压缩为少量几何参数以降低开销,通过深度学习提取参数与重建信道抑制量化误差,在NMSE和BER上优于传统方法。
2024-10-09 cs.IT eess.SP math.IT