摘要：毫米波混合波束成形结构受到日益广泛的认可,但缺乏以安全性为着眼点的混合波束成形算法研究,特别是当窃听者具有多用户译码能力时,系统安全性能无法得到保障。针对上述问题,该文基于人工噪声辅助的思想提出一种毫米波下行多用户系统安全混合波束成形算法。首先,将混合波束成形矩阵的模拟部分和数字部分解耦合独立求解,在充分考虑信道特性的基础上,通过最大化用户接收信号能量和迫零思想分别设计有用信号的模拟和数字波束成形矩阵;然后,通过SVD分解设计人工噪声的基带数字预编码矩阵,将人工噪声置于合法用户零空间。仿真结果表明,人工噪声辅助的安全混合波束成形算法有效解决了存在具有多用户译码能力窃听者时系统的安全问题。

摘要：针对无人机(UAV)位置部署与混合波束成形高度相关的问题,提出了一种基于分步优化实现最大化系统总传输速率的方法。首先,采用数字波束成形得到最简目标函数,并引入虚拟信道求解出UAV部署的最佳位置。然后,将UAV的最佳部署位置代入关于模拟波束成形中移相器偏移角的优化问题,采用传统的人工鱼群算法有效求解最佳模拟波束成形矩阵。最后,用改进的人工鱼群算法解决移相器分辨率有限的问题。仿真结果表明,相比现有方法,本方法在位置部署及最大化系统总传输速率方面的性能更好。

摘要：毫米波频段拥有大量未充分使用的频谱资源,能有效缓解低频段频谱拥塞,并且由于毫米波波长较短,能极大地减小大规模天线系统的物理尺寸,使得毫米波通信成为5G无线通信系统潜在的关键技术之一。考虑到毫米波传播路径损耗严重,毫米波系统需采用波束成形技术改善传输质量。在毫米波大规模多输入多输出(Multiple-input multiple-out,MIMO)系统中,由于数字波束成形高功耗、高成本问题,混合数模波束成形成为重要的替代方案。本文首先阐述了毫米波混合波束成形的研究现状,而后给出了系统模型,最后介绍了信道估计、码本设计和低复杂度设计等混合波束成形的关键技术。

摘要：毫米波大规模多输入多输出(MIMO)系统可以带来频谱效率和能量效率数个量级的提升。但是由于硬件成本和能耗的限制,传统的每个天线元件需要一条射频链路的全数字波束成形技术不再可行。为解决这个问题,考虑采用部分连接的数模混合波束成形架构,提出一种联合设计基站(BS)端和用户端波束成形矩阵的方案。为了充分利用大规模MIMO系统的阵列增益,提出基于稀疏主成分分析的算法来获得相应的BS端模拟预编码和用户端模拟接收矩阵。然后,从最小化系统加权均方误差角度,提出迭代算法以联合优化数字预编码和接收矩阵。经过仿真验证,本文所提方案频谱效率接近现有的全连接混合波束成形架构的方案,而系统能耗大幅降低。

摘要：混合波束成形结构能有效解决毫米波MIMO系统中射频链路受限的问题,但要设计性能较优的混合波束成形算法仍然存在困难。为了实现更高的频谱利用率,提出了一种性能较优的迭代最小均方误差(Alt-MMSE)混合波束成形算法。该算法利用数字矩阵的正交特性,首先进行初始数字矩阵设计,然后通过最小化发送信号与接收信号的均方误差不断迭代更新数字矩阵,在每一次迭代过程中,通过更新后的数字矩阵得到模拟矩阵的相位信息。仿真结果表明,与OMP混合波束成形算法和基于矩阵分解的混合处理方案相比,该算法具有更优的性能且更接近于纯数字波束成形。

摘要：毫米波通信和大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术是5G的关键候选技术,在提高5G系统各项性能指标上潜力巨大。混合波束成形作为毫米波大规模MIMO系统中的关键点,能在系统性能和实现复杂度上取得较好平衡,受到业界和学术界广泛关注。首先给出了混合波束成形经典系统模型和常用信道模型,根据信道状态信息获取方式的不同,从基于理想信道条件和基于波束配对两个方面分析和归纳了现有的混合波束成形方案,最后指出了混合波束成形未来发展趋势以及尚未解决的难点。

摘要：毫米波全双工MIMO系统是满足未来无线通信大带宽、低时延等需求的一种可行方案.本文针对采用有限精度移相器和部分连接结构的宽带毫米波全双工MIMO系统的混合波束成形问题进行研究,提出了一种可行的混合波束成形方法.首先,不考虑自干扰信号,利用上行/下行各子信道的奇异值分解和注水算法得到各子带最优全数字发送和接收波束成形矩阵;然后,将得到的全数字波束成形矩阵分解为满足部分连接结构的模拟波束成形矩阵和各子带数字波束成形矩阵;最后,利用最小均方误差准则更新各子带数字接收波束成形矩阵以降低自干扰信号对频谱效率的影响.分析表明,所提方法的算法复杂度较低;仿真结果表明,所提方法的频谱效率要优于相关研究和半双工毫米波通信.

摘要：混合波束成形是毫米波多输入多输出(MIMO)系统中的关键技术,提出了一种基于深度学习的方法来克服复杂性问题且提升系统性能。首先,利用无约束波束成形的相互正交性,对基带波束成形加以正交性的约束后确定等效波束成形器从而通过相位提取来获得模拟波束成形器的相位,将获得的输出插入到基于卷积神经网络(CNN)的混合波束形成(HBCN),HBCN使用的可行集中;其次,HBCN是将天线选择和混合波束成形器设计作为CNN的分类、预测问题,在天线选择上将信道矩阵作为输入,找出最优子阵列,合成的子阵信道矩阵再反馈给CNN来获得模拟和基带波束成形。最后,仿真结果显示,对比传统算法,能够得到更好的频谱效率和更低的复杂度。

摘要：由于混合波束成形技术可以降低未来后5G和6G无线通信系统的硬件成本和功率消耗而广受学术界与工业界的关注。本文首先介绍了传统波束成形技术和混合波束成形技术的原理和特点;然后分别从结构设计和算法设计两方面对混合波束成形技术进行了分析,并归纳了当前文献中存在的各种经典混合波束成形方案;最后,指出了混合波束成形技术对于提升未来无线通信系统性能的重要性。

摘要：在我国全力推进“天地一体化”国家重大科技战略的特殊背景下,基于空基平台的毫米波高速通信系统不仅是构建国内战略通信安全的突破口,更是抢占国际军事宽带战术互联网制高点的关键切入点。然而,该系统独特的信道条件、硬件限制以及超高性能指标都对其实现提出了挑战。针对基于混合波束成形技术的多用户视距MIMO通信系统,提出了一种基于块对角化几何均值分解的预编码算法,并应用字典学习的算法进行混合波束成形设计。数值仿真实验显示基于所提算法的多用户视距MIMO混合波束成形系统的性能接近最优的全数字波束成形系统的性能。