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
Subband Beamforming in Coherent Hybrid Massive MIMO Using Eigenbeams
混合大规模多输入多输出降低了实现复杂度，但仅支持跨所有子带公共的波束成形系数。然而，在信道具有有限自由度的宏蜂窝中，信道的长期分量可以被分解成被称为本征波束的子带独立波束成形基函数的集合。相干混合大规模多输入多输出系统可以在每个子带处形成本征波束的任意线性组合，以模仿在小区中的所有位置上观察到的数字大规模多输入多输出波束成形。
2018-11-24 eess.SP
Distortion-Aware Hybrid Beamforming for Integrated Sensing and Communication
本文针对非线性功率放大失真下的部分连接ISAC系统，提出失真感知混合波束成形设计，通过流形优化、闭式解和分解算法联合最大化通信速率与感知互信息，数值结果验证其性能优于传统方法。
2025-07-18 eess.SP
Hybrid Beamforming for Terahertz Multi-Carrier Systems over Frequency Selective Fading
针对频率选择性衰落下多天线基站与多天线用户通信的太赫兹无线系统，提出了一种新的混合波束形成方案。这里，我们假设BS采用子连接混合波束成形和多载波调制来提供超高数据速率。我们考虑了三维宽带太赫兹信道，结合分子吸收，高稀疏性和多径衰落的联合作用，并考虑在多载波系统中的载波频率偏移。在此基础上，提出了一种两阶段宽带混合波束形成方案，包括用于模拟波束形成的波束控制码本搜索算法和用于数字波束形成的正则化信道反演算法。然后，我们提出了一种新的宽带混合波束形成方案与两个数字波束形成器。在该方案中，一个额外的数字波束形成器的开发，以补偿所造成的性能损失的恒定幅度的硬件约束和子载波之间的信道矩阵的差异。此外，我们考虑不完美的信道状态信息（CSI），并提出了一种概率鲁棒的混合波束形成方案，以打击信道估计错误。数值结果表明，我们提出的方案的好处，为了实际的实施，特别是考虑到其高频谱效率，低复杂度，对不完美的CSI和鲁棒性。
2020-09-29 eess.SP
Millimeter-Wave NOMA with User Grouping, Power Allocation and Hybrid Beamforming
研究了非正交多址接入在毫米波通信中的应用。特别地，我们考虑具有混合波束成形结构的下行链路传输。首先根据用户间的信道相关性提出了一种用户分组算法。然后，联合的混合波束成形和功率分配问题，制定最大化可实现的和速率，每个用户的最小速率约束。为了解决这一高维变量的非凸问题，首先得到了任意固定混合波束形成下的功率分配问题的解，将其分为组内功率分配和组间功率分配。然后，在给定任意固定模拟波束形成的情况下，利用近似迫零法设计数字波束形成，以最小化群间干扰。最后，用一种边界压缩粒子群优化算法求解了恒模约束下的模拟波束形成问题。仿真结果表明，所提出的联合方法，包括用户分组、混合波束形成和功率分配，在可达到的和速率和能量效率方面优于现有技术方案和传统的毫米波正交多址接入系统。
2019-07-30 eess.SP
On the Performance of Tri-Hybrid Beamforming Using Pinching Antennas
China Telecom Beijing Research Institute（中国电信北京研究院）；Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）；Trinity College Dublin（都柏林三一学院）
本文提出利用压紧天线的三混合波束成形技术，通过优化波导和混合波束成形器提升信道容量和频谱效率。
2026-02-03 eess.SP
Vandermonde Constrained Tensor Decomposition for Hybrid Beamforming in Multi-Carrier MIMO Systems
混合波束成形已经发展成为一种有前途的技术，在毫米波MIMO系统中提供系统性能和设计复杂度之间的平衡。现有的混合波束成形方法对模拟预编码器/组合器施加单位模约束或码本约束，这又导致性能开销折衷。本文提出了一个张量框架来处理宽带混合波束形成问题，与Vandermonde约束的模拟预编码器/组合器。所提出的方法在性能、开销和复杂度之间取得了平衡。在3GPP链路级测试台上的数值结果表明，所提出的方法相对于基于码本的方法的有效性，同时获得相同的反馈开销。此外，所提出的方法被证明可以实现与单位模数方法相当的性能，同时大幅减少开销。
2022-11-30 eess.SP
Hybrid Beamforming for Active Sensing using Sparse Arrays
本文研究了混合波束形成的主动传感应用，如毫米波或超声成像。混合波束形成可以通过减少有源前端的数量来大幅降低全数字传感器阵列的成本和功耗。稀疏阵列可用于进一步降低硬件成本。我们认为相控阵列，并采用线性波束形成与可能的稀疏阵列配置在发射机和接收机。通过将对应于不同发射和接收的若干分量图像加在一起来提高所获取的图像的质量。为了限制图像的采集时间，我们制定了一个优化问题，以最大限度地减少组件图像的数量，以实现所需的点扩散函数。由于这个问题是不凸的，我们提出了算法，在全数字波束形成的情况下，以及在更具有挑战性的混合和模拟波束形成的情况下，采用量化移相器找到近似的解决方案。我们还确定了使用全模拟和混合架构实现全数字解决方案所需的分量图像数量的上限，并推导出这些情况下波束成形权重的封闭形式表达式。仿真结果表明，一个混合稀疏阵列与非常少的元素，甚至更少的前端，可以实现一个完全数字化的均匀阵列的分辨率，在较长的图像采集时间为代价。
2020-10-18 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
Hybrid Beamforming Design for Millimeter Wave Multiuser MIMO Systems with Dynamic Subarrays
在这封信中，我们研究了毫米波（mmWave）下行多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统，该系统在基站处采用动态子阵架构，并考虑每个用户的多流通信。针对系统频谱效率最大化的问题，提出了一种新的混合波束形成方案。首先，假设没有用户间干扰（IUI），我们很容易得到最佳的全数字波束形成器和合并器使用每个用户信道的奇异值分解和注水算法。然后，基于所得到的全数字波束形成器，提出了一种Kuhn-Munkres算法辅助的动态混合波束形成器设计，保证了每个射频链至少连接一个天线。最后，我们建议进一步将每个获得的数字波束形成器投影到所有其他等效用户信道的零空间上，以消除IUI。数值结果验证了我们提出的混合波束形成设计的优越性。
2022-05-06 eess.SP
Low Complexity Hybrid Beamforming for mmWave Full-Duplex Integrated Access and Backhaul
我们考虑一个集成的接入和回程（IAB）节点工作在全双工（FD）模式。我们分析了从新无线电gNB到回程上行链路上的IAB节点、IAB节点到接入下行链路上的用户设备（UE）以及IAB发射机到自干扰（SI）信道上的IAB接收机的同时传输。我们的贡献包括（1）一个低复杂度的算法来联合设计所有三个节点的混合模拟/数字波束形成器，通过消除SI和最大化接收功率来最大化接入和回程链路的总频谱效率;（2）推导用于基准测试的全数字波束形成和频谱效率上限;以及（3）比较全双工与半双工模式、混合与全数字波束成形算法、所提出的混合与常规波束成形算法以及频谱效率上限的仿真。在仿真中，该算法显示出显着降低SI功率和提高和频谱效率。
2022-09-05 eess.SP
Throughput Analysis for Near-Field Mobile Communications: Beamfocusing or Caustic Beamforming?
City University of Hong Kong（香港城市大学）；Friedrich-Alexander-University Erlangen-Nürnberg (FAU)（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）
本文针对太赫兹近场通信，通过分析波束聚焦和焦散波束成形的吞吐量，建立了切换开销阈值，证明在高移动性场景下焦散波束成形更优。
2026-06-08 eess.SP
Beamforming with hybrid reconfigurable parasitic antenna arrays
针对寄生可重构天线阵列波束成形的物理可实现性难题，提出电路理论模型与原点平移变换，推导闭式解，混合架构能效更优。
2025-02-25 eess.SP
Learning to Select for MIMO Radar based on Hybrid Analog-Digital Beamforming
在本文中，我们提出了一个能量有效的雷达波束方向图设计框架的毫米波（毫米波）大规模多输入多输出（mMIMO）系统，配备了混合模拟数字（HAD）波束形成结构。为了降低mMIMO系统的功耗和硬件成本，我们采用机器学习方法来合成基于少量RF链和天线的探测波束图。通过利用softmax神经网络的组合，所提出的解决方案能够实现具有高精度的期望波束图。
2021-06-10 eess.SP
Tri-Hybrid Beamforming Design for DMA-Aided Secure ISAC Systems
Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）
本文提出一种DMA辅助安全ISAC系统的三混合波束成形设计，通过三重交替优化逼近全数字解，在满足保密和功率约束下，将感知SNR提升约3 dB。
2026-09-09 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
Integrated Sensing and Communication with Tri-Hybrid Beamforming Across Electromagnetically Reconfigurable Antennas
National Key Lab. of Wireless Communications, University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学无线通信国家重点实验室）；CEMSE, King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学计算机、电气和数学科学与工程学院）；Department of Electrical and Electronic Engineering, University of Manchester（曼彻斯特大学电气与电子工程系）；Department of Electronic and Electrical Engineering, University College London（伦敦大学学院电子与电气工程系）
针对传统混合波束赋形自由度受限问题，提出ERA辅助的ISAC三混合波束赋形框架，联合优化通信速率与感知SCNR，实现近10 dB性能增益。
2025-10-16 eess.SP
Low-Complexity Leakage-based Secure Precise Wireless Transmission with Hybrid Beamforming
在传统的安全精确无线传输（SPWT）中，全数字波束形成（FDB）在发射天线系统中具有很高的保密性能，但在中、大规模系统中会导致巨大的射频链电路预算。为了降低复杂度，这封信考虑了一个混合数字和模拟（HDA）的结构与随机频率映射到RF链，以实现SPWT。在此基础上，提出了一种基于最大化信号漏噪比（SLNR）和人工噪声漏噪比（ANLNR）的混合SPWT方案（M-SLNR-ANLNR）。与FDB方案相比，该方案减少了电路预算，具有较低的计算复杂度和相当的保密性能。
2019-10-28 eess.SP
Flexible Hybrid Beamforming for Spectrally Efficient 6G Joint Radar-Communications
联合雷达通信（JRC）受益于使用相同硬件和射频（RF）频谱资源的雷达和通信操作的多功能性。因此，JRC系统具有非常高的潜力，被采用到第六代（6G）标准。本文设计了一种灵活的多输入多输出（MIMO）联合接收机波束形成器，使频谱效率最大化。实现了混合波束成形，其构成的RF链的数量比发射机天线的数量少。我们共同表达JRC率与通信和雷达实体，包括一个加权因子，它描绘了一个操作的优势。所提出的基于联合SE的方法最佳地选择具有灵活的混合波束成形设计的RF链的数量。此外，当通信操作发生时，所提出的方法考虑了从雷达操作发生的干扰，反之亦然。基于分数规划的选择过程用于灵活的波束成形和RF链的最佳数量，同时考虑每个操作的干扰。仿真结果和不同的基线进行比较，显示所提出的灵活的混合波束形成方法的有效性。
2022-11-15 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
Hybrid Beamforming for Massive MIMO Over-the-Air Computation
空中计算（AirComp）已经被认为是物联网（IoT）网络中用于来自大量无线设备的快速数据聚合的有前途的技术。然而，随着设备数量的增加，AirComp的计算精度会由于信噪比（SNR）的消失而严重降低。为了解决这个问题，我们利用大规模的多输入多输出（MIMO）与混合波束成形，以提高计算精度的AirComp在一个具有成本效益的方式。特别是，我们考虑的情况下，大量的多天线设备同时发送数据到接入点（AP）配备了大量的天线功能计算在空中。在此设置下，我们共同优化在无线设备的发射数字波束成形和在AP的接收混合波束成形，与最小化的计算均方误差（MSE）的目标，在无线设备的个人发射功率约束。为了解决非凸混合波束形成设计优化问题，我们提出了一种基于交替优化的方法。特别是，我们提出了两个计算效率高的算法来处理具有挑战性的接收模拟波束成形问题，通过利用逐次凸近似（SCA）和块坐标下降（BCD）的技术，分别。结果表明，对于AP处具有全数字接收机的特殊情况，大规模多输入多输出AirComp系统所实现的MSE与接收天线的数量成反比。此外，数值结果表明，所提出的混合波束形成设计大大提高了计算MSE性能相比，其他基准计划，而基于SCA的算法执行接近的性能上限所实现的全数字波束形成。
2020-06-08 eess.SP
Exploiting Segmented Waveguide-Enabled Pinching-Antenna Systems (SWANs) for Uplink Tri-Hybrid Beamforming
Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）；The University of Hong Kong（香港大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Friedrich Alexander-University Erlangen-Nurnberg (FAU)（弗里德里希·亚历山大·埃尔朗根-纽伦堡大学）
本文提出基于SWAN的三混合波束成形架构，通过优化数字、模拟和捏合波束成形，提升上行多用户MIMO通信性能。
2026-03-04 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
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
Delay Alignment Modulation with Hybrid beamforming for Spatially Sparse Communications
针对毫米波/太赫兹大规模 MIMO 中全数字 DAM 硬件成本与功耗过高的问题，提出模拟/数字混合波束成形 DAM，并通过仿真证明其性能接近全数字方案。
2023-07-17 eess.SP
Millimeter-Wave Energy-Efficient Hybrid Beamforming Architecture and Algorithm
本文针对毫米波通信中现有混合波束赋形硬件灵活性低、功耗高的问题，提出引入射频开关网络的高能效架构，并基于块坐标下降设计混合预编码算法，在保证频谱效率损失小于20%的同时显著提升能量效率。
2025-01-03 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
Deep Unsupervised Learning for Joint Antenna Selection and Hybrid Beamforming
在本文中，我们提出了一种新的基于深度无监督学习的方法，该方法联合优化了天线选择和混合波束成形，以提高大规模多输入多输出（MIMO）下行链路系统的硬件和频谱效率。通过使用ResNet从信道矩阵中提取特征，两个神经网络，即，天线选择网络（ASNet）和混合波束形成网络（BFNet）分别用于动态天线选择和混合波束形成器设计。此外，分别为ASNet和BFNet开发了深度概率子采样技巧和专门设计的量化函数，以保持可微性，同时将离散约束嵌入到网络结构中。借助于灵活设计的损失函数，ASNet和BFNet以分阶段无监督的方式联合训练，避免了在监督学习中获取训练标签的高昂计算成本。仿真结果表明，所提出的方法优于传统的基于优化的算法在实现速度和计算复杂度方面。
2022-01-21 eess.SP
Channel Estimation for 6G Near-Field Wireless Communications: A Comprehensive Survey
University of Pisa（比萨大学）；Xidian University（西安电子科技大学）
本文综述了6G近场信道估计的最新进展，分析了近场与远场传播差异，比较了不同配置下的估计技术，揭示了精度、复杂度和开销之间的权衡。
2026-03-27 cs.IT eess.SP math.IT
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
Single-Snapshot Localization Using Sparse Extremely Large Aperture Arrays
本文针对汽车雷达中稀疏超大孔径阵列的单快照DOA估计与定位问题，提出非相干的SS-MUSIC和相干的SS-ESPRIT两种方法，分别实现鲁棒的近场定位和高分辨率的远场角度估计。
2025-09-22 eess.SP
Comparative Analysis of Hybrid Precoding Optimization Approaches for Millimeter Wave Massive MIMO System
本文比较了毫米波大规模MIMO系统中基于传统方法和深度神经网络的混合预编码优化，证明DNN方法在频谱效率、误码率和复杂度上优于传统技术，并分析了模型准确性。
2025-04-24 eess.SP
Delay Alignment Modulation with Hybrid Analog/Digital Beamforming for Millimeter Wave and Terahertz Communications
针对毫米波/太赫兹通信场景，提出结合混合模拟/数字波束成形的延迟对准调制技术，扩展至分数延迟信道模型，并提出码本波束对准及DAM-OFDM方案，在降低射频链需求的同时实现接近全数字方案的性能。
2024-09-20 eess.SP
Hybrid Beamforming with Orthogonal delay-Doppler Division Multiplexing Modulation for Terahertz Sensing and Communication
本文针对太赫兹感知与通信，提出采用正交时延-多普勒复用调制的混合波束成形，通过感知合并器设计最小化CRLB并优化预编码器，实现高精度感知与最大频谱效率，且通信与感知优化可解耦。
2025-02-25 eess.SP
A Graph-based Hybrid Beamforming Framework for MIMO Cell-Free ISAC Networks
University of Sheffield（谢菲尔德大学）；University College London（伦敦大学学院）
针对MIMO无蜂窝ISAC网络的通信感知联合优化需求，提出基于GNN的分布式混合波束成形方法及FPGA加速方案，有效提升性能与推理效率。
2025-09-29 eess.SP
Hybrid Beamforming for mm-Wave Massive MIMO Systems with Partially Connected RF Architecture
为了满足未来移动系统的容量需求，可以通过采用具有高度定向波束成形的大规模多输入多输出技术来有效地利用未充分利用的毫米波频率。混合模拟-数字波束成形已被认为是大规模MIMO实现的一种有前途的方法，其成本高且功耗大的RF链的数量减少。与全连接架构相比，具有部分连接RF架构的混合波束成形（HBF）由于不太复杂的RF功率分配和组合网络而特别适合于实际实现。在本文中，我们首先制定单用户和多用户速率最大化问题加权最小均方误差（WMMSE），并得出混合波束形成器使用交替优化的解决方案。该算法针对部分连接HBF结构的基于全阵列和基于子阵列的处理策略进行设计。除了速率最大化的WMMSE解决方案，我们提出了较低的复杂度子阵列为基础的迫零算法。所提出的算法的性能进行评估，在两个不同的信道模型，即，一个简单的几何模型和一个现实的统计毫米波模型称为NYUSIM。的WMMSE HBF算法的性能结果是为了揭示部分连接HBF的潜力，并作为较低复杂度的方法的上限。数值结果表明，适当设计的部分连接HBF有可能提供一个很好的硬件复杂性和系统性能之间的妥协，全数字波束形成。
2020-12-04 eess.SP
Hybrid Beamforming and Waveform Design for Over-the-air Integrated Signal
本文针对车联网中多操作分离导致的干扰与低效问题，提出基于混合波束成形的空中集成框架，利用交替优化、逐次凸逼近、黎曼共轭梯度及半定松弛方法联合优化数字预编码器、混合组合器与波形设计，数值结果验证了该方法的有效性。
2024-09-23 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
Tri-Hybrid Beamforming Design for ISAC Systems with Reconfigurable Antennas
University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）；University of Manchester（曼彻斯特大学）；University College London（伦敦大学学院）
本文提出一种三混束形框架，通过优化数字、模拟和电磁波束成形器，提升通信速率和探测信噪比，针对单用户单目标和多用户多目标场景，降低复杂度并减少天线开销。
2026-04-22 eess.SP
Optimal Hybrid Beamforming for Multiuser Massive MIMO Systems With Individual SINR Constraints
在这封信中，我们考虑最佳的混合波束成形设计，以最大限度地减少个人信号干扰噪声比（SINR）的约束下，在多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统的传输功率。这导致了一个具有挑战性的非凸优化问题。我们考虑两种情况。在用户数量小于或等于射频（RF）链的情况下，我们提出了一种低复杂度的方法来获得全局最优解，并表明它实现了与最优全数字波束形成器相同的传输功率。在用户数大于RF链数的情况下，我们提出了一种低复杂度的全局收敛交替算法来获得一个稳定点。
2018-11-22 eess.SP
A hybrid beamforming design for massive MIMO LEO satellite communications
5G和未来的蜂窝网络旨在整合低地球轨道（LEO）卫星通信系统（SatCom），以解决单靠卫星或地面基础设施无法解决的覆盖和可用性问题。地面和非地面网络的这种整合提出了许多需要确定和解决的技术挑战。为此，我们设计并仿真了与5G NR兼容的LEO SatCom的下行链路，特别关注卫星侧波束成形码本的设计。这种方法的性能进行评估的低轨卫星和移动终端之间的链接在Ku波段，假设一个现实的信道模型和商业天线阵列设计，在卫星和终端。仿真结果提供了有关模拟码本设计和混合波束成形策略，天线终端的要求，以提供一个给定的SNR，或所需的波束重新配置能力等开放的研究挑战的见解。
2021-04-22 eess.SP
Tri-timescale Beamforming Design for Tri-hybrid Architectures with Reconfigurable Antennas
Dalian University of Technology（大连理工大学）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
本文提出三混合架构的三尺度波束成形设计，通过分层优化降低导频开销和计算复杂性，提升无线通信系统性能。
2025-12-18 eess.SP
Programmable Unitary RF Networks for Narrowband Hybrid Beamforming
Innopolis University（伊诺波利斯大学）
本文提出基于可编程单位ary射频网络的混合波束成形架构，通过理想被动组件假设实现无损耗功率传输，通过连续相位和量化相位实现与全数字架构相近的性能。
2026-10-30 eess.SP
A Reconfigurable Subarray Architecture and Hybrid Beamforming for Millimeter-Wave Dual-Function-Radar-Communication Systems
本文提出一种用于毫米波DFRC系统的可重构子阵列架构，通过联合优化混合波束成形以最大化通信和速率并保证雷达感知性能，仿真显示其能效相比现有架构显著提升。
2024-04-24 eess.SP
Secure Beamforming Design for IRS-ISAC Systems with a Hardware-Efficient Hybrid Beamforming Architecture
Tianfu Jiangxi Laboratory（天府江西实验室）
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
Tri-Hybrid Beamforming Design for Fully-Connected Pinching Antenna Systems
The University of Hong Kong（香港大学）；Kyung Hee University（庆熙大学）
本文针对夹挤天线系统提出全连接三混合波束成形架构，构建加权和速率优化问题，设计两种算法联合优化发射波束成形器与天线位置，仿真验证其可在更少射频链路下实现相当速率与更优能效。
2025-11-18 eess.SP
Switch-based Hybrid Beamforming for Wideband Multi-carrier Communications
基于开关的混合波束形成（SW-HBF）结构由于其低成本和低功耗而有望实现大规模多输入多输出（MIMO）通信系统。本文研究了宽带多载波MIMO通信系统中考虑波束倾斜效应的短波HBF的性能。我们的目标是设计基于开关的合并器，最大限度地提高系统的频谱效率（SE）。然而，设计问题是具有挑战性的，因为模拟梳状矩阵元素是二进制变量。为了克服这一点，我们提出了禁忌搜索为基础的（TS）SW-HBF计划，可以达到接近最佳的性能与合理的计算复杂度。此外，我们比较的总功耗和能源效率（EE）的SW-HBF架构的移相器为基础的混合波束形成（PS-HBF）架构。数值模拟表明，所提出的算法可以有效地找到近最优解。此外，SW-HBF方案可以显著减轻波束偏斜效应，并且比PS-HBF受子载波数目的影响更小。与PS-HBF方案相比，它还提供了改进的SE和EE性能。
2021-11-21 eess.SP
Switch-based Hybrid Beamforming for Massive MIMO Communications in mmWave Bands
基于开关的混合网络是大规模毫米波天线阵列波束形成的一种很有前途的实现方式。通过充分利用毫米波信道的稀疏特性，与基于移相器的结构相比，这种混合波束成形降低了复杂性和功耗。然而，由于这种基于开关的结构的二进制性质，在模拟域中设计最佳波束形成器的难度是令人望而却步的。因此，在这里，我们提出了一种新的方法来设计一个基于开关的混合波束形成器的大规模多输入多输出通信毫米波波段。首先，我们提出了一种解耦的模拟和数字波束形成器的联合优化的方法，将问题限制在一个秩约束的子空间。然后，我们通过两种方法近似解决方案：范数最大化（SHD-NM）和优化（SHD-QRQU）。在范数最大化方法中，我们提出了一个修改的顺序凸规划（SCP）过程，最大限度地提高互信息，同时解决由Frobenius范数近似对数行列式所引起的失配。在第二种方法中，我们采用QR分解的互信息的下限。我们还引入了线性约束，以包括常用的部分连接结构。最后，我们通过几个数值例子来说明所提出的方法的可行性和有效性。结果表明，所提出的方法能够密切跟踪无约束最优波束形成器和相移混合波束形成器提供的频谱效率，并优于竞争对手的基于开关的混合波束形成器。
2019-08-29 eess.SP
Hybrid Beamforming for Subarray-Level Movable Antenna Enhanced MU-MIMO Communications
Zhejiang Gongshang University（浙江工商大学）；University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；National Key Laboratory of Wireless Communications（无线通信全国重点实验室）；University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Sichuan Normal University（四川师范大学）
本文研究了子阵级可移动天线架构以提升多用户MIMO通信的空分复用能力，通过联合优化混合波束成形和子阵位置以提高系统频谱效率，提出SIC-MA方法在仿真中优于固定子阵的SIC-FPA方案。
2026-04-21 eess.SP
Dynamic Hybrid Beamforming Design for Dual-Function Radar-Communication Systems
本文研究DFRC系统的动态混合波束成形，采用动态子阵列和双移相器架构，提出基于majorization-minimization的交替优化算法，在满足通信QoS、发射功率等约束下最大化雷达互信息。
2023-09-14 eess.SP
Fast Tri-Hybrid Beamforming via Deep Unfolding
The University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
本文针对采用动态超表面天线的多用户下行链路系统，提出基于深度展开的快速三混合波束成形框架，利用图神经网络实现算法加速，提升和速率的同时缩短运行时间，具备良好扩展性与鲁棒性。
2026-08-31 eess.SP
Scaling Wideband Hybrid Beamforming for sub-THz Communication
University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）
本文研究了亚太赫兹通信中扩展超宽频带混合波束成形的容量限制，探讨了瓷砖架构的硬件设计和射频波束成形策略，比较了不同策略的频谱效率并提出信息论基准。
2025-12-06 eess.SP
Joint Bit Allocation and Hybrid Beamforming Optimization for Energy Efficient Millimeter Wave MIMO Systems
在本文中，我们的目标是设计高能效的端到端的毫米波多输入多输出系统的通信。这通过联合优化数模转换器（DAC）/模数转换器（ADC）位分辨率和混合波束成形矩阵来完成。在发射机（TX）和接收机（RX）处分别引入混合预编码器和混合组合器到三个部分的新颖分解，表示模拟预编码器/组合器矩阵、DAC/ADC比特分辨率矩阵和基带预编码器/组合器矩阵。未知矩阵被计算为矩阵分解问题的解，其中最佳全数字预编码器或组合器由这些矩阵的乘积近似。提出了一种基于乘法器交替方向法的新颖有效的解决方案，以解决TX和RX处的这些问题。仿真结果表明，所提出的解决方案，其中DAC/ADC的位分配是动态的，在操作过程中，实现更高的能量效率时，与现有的基准技术，使用固定的DAC/ADC位分辨率。
2020-03-11 eess.SP
Hybrid Sparse Array Beamforming Design for General Rank Signal Models
本文考虑稀疏阵列设计接收波束形成实现最大的信号与干扰加噪声比（MaxSINR）的单点源和多点源，在干扰活跃的环境中工作。与现有的稀疏设计方法，无论是处理结构化的环境无关或非结构化的环境相关的阵列，我们的方法是一种混合的方法，并寻求一个完整的增强阵列，优化波束形成器的性能。这种方法被证明是重要的有限孔径，约束传感器放置的可能的均匀网格点的数量。该问题被表述为二次约束二次规划（QCQP），其中代价函数用波束形成器权向量的加权l_1范数平方进行惩罚。仿真结果表明，所提出的算法的有效性阵列配置的情况下，单秩和一般的信号相关矩阵。所提出的稀疏阵列，常用的均匀阵列，阵列通过其他设计方法，和阵列的设计没有扩展性约束的性能比较。
2019-10-07 eess.SP
