基于超大规模多输入多输出系统的快速波束训练 被引量：1

1

作者 王华华 谢长江 方杰宁 《计算机应用》 北大核心 2025年第5期1625-1631,共7页

超大规模多输入多输出(XL-MIMO)系统能显著提高信道容量。然而,传统的均匀线性阵列(ULA)在大入射角/出射角下,近场区域会急剧缩小,导致信号覆盖受限。使用均匀圆形阵列(UCA)可以有效扩大近场区域,但这也使得基于ULA的低开销波束训练方... 超大规模多输入多输出(XL-MIMO)系统能显著提高信道容量。然而,传统的均匀线性阵列(ULA)在大入射角/出射角下,近场区域会急剧缩小,导致信号覆盖受限。使用均匀圆形阵列(UCA)可以有效扩大近场区域,但这也使得基于ULA的低开销波束训练方案不再适用。为了减少UCA近场波束训练的开销,提出一种新的快速波束训练方案:在第一阶段将UCA近似为ULA,使用ULA联合的方式构建远场分层码本进行角度域的用户搜索;在第二阶段,基于第一阶段搜索得到的角度,使用UCA进行角度与距离的穷举搜索。仿真结果表明,在天线数为512的UCA系统中,该方案仅需28个训练开销,并且在不同信噪比(SNR)条件下具有较好的鲁棒性,平均速率性能达到速率基准的99.16%。 展开更多

关键词 超大规模多输入多输出 均匀圆形阵列 近场 波束训练 分层码本

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毫米波低空无人机通感波束训练与追踪技术研究 被引量：2

2

作者 徐媛 李心怡 +4 位作者 沈嘉宇 黄崇文 杨照辉 施淑媛 王建斌 《数据采集与处理》 北大核心 2025年第1期56-71,共16页

受信息论的启发,针对毫米波(millimeter-Wave,mmWave)低空无人机(Unmannedaerial vehicle,UAV)场景的波束训练与目标定位追踪问题,分别提出了基于信道编码原理的分层波束训练算法和基于mmWave雷达感知的UAV目标定位跟踪算法。两种算法... 受信息论的启发,针对毫米波(millimeter-Wave,mmWave)低空无人机(Unmannedaerial vehicle,UAV)场景的波束训练与目标定位追踪问题,分别提出了基于信道编码原理的分层波束训练算法和基于mmWave雷达感知的UAV目标定位跟踪算法。两种算法具有强鲁棒性和泛化性,不仅适用于静态和动态场景,还适用于远场、近场、多智能超表面(Reconfigurable intelligent surface,RIS)辅助通信、分布式无蜂窝网络场景,以及非法UAV入侵感知等多种通信与感知场景,并通过仿真和硬件平台进行测试。信道编码波束训练算法利用编码增益和纠错机制能够大幅提高训练准确率;mmWave雷达算法结合Capon波束形成、恒虚警率(Constant false alarm rate,CFAR)检测和基于噪声密度的聚类(Density-based spatial clustering of applications with noise,DBScan)实现了UAV的检测和跟踪。仿真和硬件测试结果均表明,本文算法在mmWave低空UAV场景下能够有效提高波束训练效率和感知定位精度,为低空经济进一步的繁荣发展提供技术支撑。 展开更多

关键词 低空经济 毫米波通感一体化 无人机感知 波束训练 追踪

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基于多智体学习的多小区NOMA协作波束训练

3

作者 王越 刘如意 +2 位作者 杨蓓 王建秀 冯钢 《电子科技大学学报》 北大核心 2025年第6期866-874,共9页

该文主要研究毫米波网络中协作非正交多址(non-orthogonal multiple access,NOMA)下的多小区的波束赋形优化问题。为了最大化系统吞吐量,并且考虑用户位置及信道信息,将基站的波束配置问题建模为马尔竞争博弈问题,并采用强化学习算法多... 该文主要研究毫米波网络中协作非正交多址(non-orthogonal multiple access,NOMA)下的多小区的波束赋形优化问题。为了最大化系统吞吐量,并且考虑用户位置及信道信息,将基站的波束配置问题建模为马尔竞争博弈问题,并采用强化学习算法多智体深度确定性策略梯度(multi-agent deep deterministic policy gradient,MADDPG)对其求解,设计了一种多智能体强化学习的多小区协作NOMA波束赋形训练算法,以合理分配多基站体系中的波束、功率等资源,并提高系统的吞吐量。仿真结果表明,提出的MADDPG算法能达到更好的系统吞吐量及用户覆盖率。 展开更多

关键词 波束管理 波束训练 多小区NOMA 深度强化学习 多智能体学习

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基于块控智能超表面的毫米波低开销波束训练

4

作者 陈伟聪 杨心怡 +2 位作者 唐万恺 李潇 金石 《通信学报》 北大核心 2025年第10期163-174,共12页

为解决大规模智能超表面(RIS)辅助毫米波通信系统信道状态信息获取开销大、反射相移优化复杂度高的问题,提出了一种基于块控RIS的低开销波束训练方案。首先,以子块形式划分RIS,通过子块内单元共享同一反射系数的方式降低RIS波束训练维度... 为解决大规模智能超表面(RIS)辅助毫米波通信系统信道状态信息获取开销大、反射相移优化复杂度高的问题,提出了一种基于块控RIS的低开销波束训练方案。首先,以子块形式划分RIS,通过子块内单元共享同一反射系数的方式降低RIS波束训练维度;其次,基于覆盖范围和块控RIS硬件特性设计2种权衡用户覆盖范围与波束指向精度的码本——范围离散傅里叶变换(DFT)码本和截取DFT码本;接着,针对系统平均传输速率分析码本类型和尺寸对信道训练开销和系统频谱效率的权衡,讨论2种码本在不同通信场景下性能差距。仿真结果表明,相比于单元控RIS的波束训练,所提方案能够通过优化子阵规模在降低训练开销的同时保持较小的频谱效率损失,进而提升系统平均传输速率。 展开更多

关键词 智能超表面 毫米波通信 码本设计 波束训练

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基于XL-RIS混合场系统的快速波束训练方案

5

作者 杨黎明 邱多 李俊峰 《电信科学》 北大核心 2025年第8期76-85,共10页

针对单一的反射链路模型无法准确衡量超大规模智能反射面(extremely large-scale reconfigurable intelligent suface,XL-RIS)系统环境的问题,构造了一种XL-RIS近场和基站(base station,BS)远场区域相叠加的通信模型;在此基础上,为了减... 针对单一的反射链路模型无法准确衡量超大规模智能反射面(extremely large-scale reconfigurable intelligent suface,XL-RIS)系统环境的问题,构造了一种XL-RIS近场和基站(base station,BS)远场区域相叠加的通信模型;在此基础上,为了减少训练开销,提出了一种高效波束训练方案。首先,综合考虑近场球面波束和远场平面波束路径增益,引入影响系数F,推导了适配XL-RIS近场和BS远场重叠区域的信道模型;此外,为了提高接收信号功率、使直射波束和反射波束同相相加,引入相位修正参数,构造了匹配重叠区域的训练码本;最后,针对该模型设计了一种可变步长的空间分层方案,具体而言,空间的每一层采样间隔由原点沿半径向外依次递增。仿真结果表明,在信噪比为0时,双链路混合场信道模型能达到完美信道条件下93.7%的速率性能,相对于近场反射模型和远场反射模型分别提升了57.6%和205.4%;新的空间分层方案与传统的分层方案相比平均可达速率误差在1%以内,但训练开销减少了63.6%。 展开更多

关键词 超大规模智能反射面 混合场 波束训练 空间分层

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超大规模天线阵列下的多用户快速波束训练 被引量：2

6

作者 司源 禹宏康 陈艺戬 《中兴通讯技术》 北大核心 2024年第1期68-73,共6页

天线阵列孔径增加提升了波束赋形增益,但更窄的波束使得传统的波束训练方法开销成倍增加,制约了系统支持的用户数目。研究了基于哈希函数的快速、低复杂度新型波束训练方案,可以用较低的训练开销在支持更多用户的同时进行波束训练,在此... 天线阵列孔径增加提升了波束赋形增益,但更窄的波束使得传统的波束训练方法开销成倍增加,制约了系统支持的用户数目。研究了基于哈希函数的快速、低复杂度新型波束训练方案,可以用较低的训练开销在支持更多用户的同时进行波束训练,在此基础上提出了随机及固定两种码本设计方法,并对波束对齐成功概率进行理论分析。由于推导得到的波束对齐成功概率是一个复杂函数,无法用于指导码本设计,为此,研究提出一个简单的启发式指标用于评估码本生成参数对性能的影响。仿真结果验证了理论分析的正确性,表明所提波束训练方案能够以低训练开销快速实现多用户波束对齐,同时具有高准确性。 展开更多

关键词 波束训练 多用户 哈希函数 码本设计 性能分析

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毫米波混合波束形成系统的多波束训练方法 被引量：3

7

作者 徐磊 仲伟志 +1 位作者 陈小敏 朱秋明 《微波学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期88-92,共5页

针对毫米波通信系统方向性强的特点,提出一种快速波束训练方法。该方法首先建立了二维面阵天线系统模型,推导了多波束预编码矩阵,并在原分层训练协议的基础上,利用混合波束形成系统使发射端同时产生多个并行训练波束并在接收端将训练结... 针对毫米波通信系统方向性强的特点,提出一种快速波束训练方法。该方法首先建立了二维面阵天线系统模型,推导了多波束预编码矩阵,并在原分层训练协议的基础上,利用混合波束形成系统使发射端同时产生多个并行训练波束并在接收端将训练结果进行反馈。仿真表明,相较于以往单一波束训练算法,该并行多波束训练方法能够有效地减少训练开销,提高训练效率。 展开更多

关键词 毫米波 混合波束形成 波束训练 开销

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XL-RIS辅助的多用户通信系统波束研究

8

作者 李贵勇 刘兴康 谭衡祁 《小型微型计算机系统》 北大核心 2025年第8期2027-2032,共6页

为了有效应对严重的路径损耗问题,可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)将进化为超大规模RIS(Extremely Large-Scale RIS,XL-RIS).由于XL-RIS的恒模约束,在多用户场景下,波束增益将面临严重损失,进而导致了用户传输... 为了有效应对严重的路径损耗问题,可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)将进化为超大规模RIS(Extremely Large-Scale RIS,XL-RIS).由于XL-RIS的恒模约束,在多用户场景下,波束增益将面临严重损失,进而导致了用户传输速率的下降.针对这一问题,提出了一种近场波束设计方案.首先,改进一种近场分层波束训练方法,使其能够有效减小传播误差,从而得到最佳的码字.其次,分析XL-RIS辅助通信系统的非凸优化问题,提出了一种多波束优化的的方案,并结合连续凸近似(Successive Convex Approximation,SCA)算法将这个问题转换为多个易于解决的迭代子问题.仿真结果表明,所提方案与现有方案相比能够实现更高的用户最小速率性能. 展开更多

关键词 智能反射面 近场通信 波束训练 波束成形

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面向无蜂窝通感一体化系统的智能波束扫描方法

9

作者 刘升恒 于一鸣 +4 位作者 王仕博 杨汝名 高松涛 黄永明 杨绿溪 《信号处理》 CSCD 北大核心 2024年第10期1866-1874,共9页

传统的信息处理流程中,基于蜂窝网络的通信功能和基于无线电信号的感知功能是相互独立的。而未来的无蜂窝通感一体化网络采用了以用户为中心的理念,不再局限于传统的小区边界,以确保所有用户在服务范围内获得一致的覆盖和性能。同时感... 传统的信息处理流程中,基于蜂窝网络的通信功能和基于无线电信号的感知功能是相互独立的。而未来的无蜂窝通感一体化网络采用了以用户为中心的理念,不再局限于传统的小区边界,以确保所有用户在服务范围内获得一致的覆盖和性能。同时感知和通信将被整合在一起,通信信号在数据传输的同时可以被用来实现对潜在目标的持续感知,从而实现更高效、更智能的信息处理和交互。本文在毫米波频段无蜂窝通感一体系统场景下,设计了一种智能的收发端联合探测波束码字选择方法。首先对接收端接入点的信息进行预处理,获得路径损失和目标的估计信息,并通过构造的统计量监测目标是否存在。随后,通过记录多次发射波束码字选择与回声信号的反馈信息,并利用强化学习算法探索最优码字与强反馈信息之间的映射关系,获得一种高效的波束码字探索策略。最后,通过不断调整通信环境和目标特性,基于深度强化学习的波束扫描模型能够排除对环境中先验信息的依赖,显著提高模型的泛化性能。仿真实验表明,相比于传统的波束扫描算法,所提算法探索到最优收发波束对需要的探索次数显著减少,这种优势在大规模波束组合的情况下更为明显。此外,即使在低信噪比情况下,所提算法依然能够通过少量尝试选择出最优的收发波束对。 展开更多

关键词 无蜂窝系统 通感一体化 波束训练 深度强化学习

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波束成型训练机制下分布式大规模MIMO系统的频谱有效性分析 被引量：2

10

作者 吕钱 李佳珉 +1 位作者 朱鹏程 尤肖虎 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期406-410,共5页

为减少分布式大规模MIMO系统中信道硬化作用减弱带来的系统性能损失,用户端利用波束成型训练机制进行信道估计,并将估计的信道状态信息用于用户端数据接收,从而提高系统的频谱有效性.分别考虑用户端已知统计的信道状态信息、估计的信道... 为减少分布式大规模MIMO系统中信道硬化作用减弱带来的系统性能损失,用户端利用波束成型训练机制进行信道估计,并将估计的信道状态信息用于用户端数据接收,从而提高系统的频谱有效性.分别考虑用户端已知统计的信道状态信息、估计的信道状态信息以及理想的信道状态信息,推导了信道时变环境下基站端采用最大比发送预编码和迫零预编码时系统的遍历可达速率闭合表达式,并利用所推导的闭合表达式分析波束成型训练机制和信道时变对系统性能的影响.仿真结果表明,闭合表达式与数值仿真结果吻合,波束成型训练机制可以有效提高系统的频谱有效性,延迟的信道状态信息则会降低系统的频谱有效性. 展开更多

关键词 分布式天线系统 频谱有效性 延迟信道状态信息 波束成型训练机制

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场景化毫米波特征选择和波束预测算法 被引量：1

11

作者 孙长印 梁有为 +1 位作者 江帆 王军选 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期689-698,共10页

为减少毫米波波束训练的时间和功耗开销,提出了一种基于通信场景的波束特征选择和预测算法。首先,根据功率损耗概率最小化准则选择最优特征波束,并利用最优波束概率生成特征波束集(波束索引的子集)。其次,为了获得通信场景的最优波束概... 为减少毫米波波束训练的时间和功耗开销,提出了一种基于通信场景的波束特征选择和预测算法。首先,根据功率损耗概率最小化准则选择最优特征波束,并利用最优波束概率生成特征波束集(波束索引的子集)。其次,为了获得通信场景的最优波束概率,采用基于局部学习的特征选择聚类算法(LLC-fs)。最后,由于场景化特征波束集与最优波束之间为隐式、非线性映射关系,利用了DNN模型逼近该映射,进而使用离线训练模型实现从特征波束集到最优波束的预测。仿真结果表明,使用离线训练场景化DNN模型即可在线预测最优毫米波波束。预测性能可以逼近穷举波束搜索算法,并有效减小波束搜索的开销。 展开更多

关键词 波束预测 波束训练 深度神经网络 特征选择 毫米波通信

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毫米波超大规模MIMO信道估计算法研究 被引量：3

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作者 朱璇 金锡嘉 《无线电通信技术》 2023年第3期404-409,共6页

超大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)凭借可靠性强、鲁棒性好、频谱利用率和传输容量高等优势成为6G系统研究的热点之一。就毫米波(millimeter Wave, mmWave)大规模MIMO的信道估计技术展开研究,并对其简要分类... 超大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)凭借可靠性强、鲁棒性好、频谱利用率和传输容量高等优势成为6G系统研究的热点之一。就毫米波(millimeter Wave, mmWave)大规模MIMO的信道估计技术展开研究,并对其简要分类。介绍了经典的信道估计算法如最小二乘、最小均方误差算法,论述了基于压缩感知的信道估计算法,基于波束训练以及深度学习的信道估计算法;并且通过仿真实验验证了路径数目和天线数目对OMP算法和ADMM算法NMSE性能的影响;对信道估计技术的未来做出展望,包括高移动性应用场景、普适性的深度学习算法、与智能反射表面结合、与非正交多址接入结合等。 展开更多

关键词 毫米波 信道估计 压缩感知 波束训练 深度学习

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