一种基于有限内存拟牛顿法的混合波束成形算法 被引量：2

1

作者 严军荣 江沛莲 李沛 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2542-2548,共7页

针对现有混合波束成形算法运行时间长、频谱效率低、误码率高的问题,该文提出一种基于有限内存拟牛顿法的混合波束成形算法(LBFGS)。该算法首先通过数字预编码器的最小二乘解构建单变量目标函数;然后采用目标函数的梯度近似黑塞矩阵的... 针对现有混合波束成形算法运行时间长、频谱效率低、误码率高的问题,该文提出一种基于有限内存拟牛顿法的混合波束成形算法(LBFGS)。该算法首先通过数字预编码器的最小二乘解构建单变量目标函数;然后采用目标函数的梯度近似黑塞矩阵的逆得到搜索方向并沿搜索方向更新模拟预编码器,直到满足停止条件;最后固定模拟预编码器得到数字预编码器。MATLAB仿真结果表明,LBFGS算法较现有MO算法减少了28%的运行时间,频谱效率提高了1.05%,误码率降低了1.06%。 展开更多

关键词 毫米波 大规模MIMO 混合波束成形 重叠天线阵列

在线阅读 下载PDF 职称材料

面向混合波束成形结构的改进SLM算法

2

作者 肖迪笙 胡世成 +2 位作者 钱骅 康凯 李明齐 《中国科学院大学学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期786-793,共8页

在大规模多输入多输出系统中,峰均功率比(PAPR)是影响发射机性能的主要因素之一。传统的PAPR降低方法都是基于全数字编码结构,无法有效地降低混合波束成形结构中发射天线端信号的PAPR。为解决这一问题,提出一种改进选择性映射(SLM)算法... 在大规模多输入多输出系统中,峰均功率比(PAPR)是影响发射机性能的主要因素之一。传统的PAPR降低方法都是基于全数字编码结构,无法有效地降低混合波束成形结构中发射天线端信号的PAPR。为解决这一问题,提出一种改进选择性映射(SLM)算法,该方法对输入信号进行独立的相位旋转并计算发射天线端信号的PAPR,最后选取PAPR最小的一组信号进行发送。此外,还分析了使用该算法下发射天线端信号PAPR的上界和下界。理论分析与仿真结果显示,改进SLM算法能够有效地降低混合波束成形结构发射天线端信号的PAPR。 展开更多

关键词 大规模多输入多输出 混合波束成形 峰均功率比(PAPR) 选择性映射(SLM)

在线阅读 下载PDF 职称材料

部分连接宽带毫米波全双工MIMO系统混合波束成形设计

3

作者 王庚善 杨志家 李志航 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2024年第4期933-942,共10页

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... 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. 展开更多

关键词 宽带毫米波 全双工 MIMO 混合波束成形 自干扰抑制 频谱效率

在线阅读 下载PDF 职称材料

毫米波无线通信系统混合波束成形综述 被引量：8

4

作者 束锋 杨淑萍 +4 位作者 许正文 秦耀璐 王进 周小波 刘婷婷 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2017年第3期454-462,共9页

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... 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。 展开更多

关键词 毫米波系统 大规模天线系统 信道估计 混合波束成形

在线阅读 下载PDF 职称材料

毫米波MIMO系统中迭代最小均方误差混合波束成形算法 被引量：6

5

作者 申敏 徐浩 +1 位作者 何云 周朋光 《电信科学》 北大核心 2017年第8期77-84,共8页

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... 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。 展开更多

关键词 毫米波MIMO 最小均方误差 混合波束成形 射频链路

在线阅读 下载PDF 职称材料

毫米波下行多用户系统安全混合波束成形算法 被引量：3

6

作者 黄开枝 王少禹 +1 位作者 许晓明 陈亚军 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期952-958,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 毫米波多用户系统 混合波束成形 物理层安全 人工噪声

在线阅读 下载PDF 职称材料

多用户毫米波大规模MIMO系统中收发端联合的混合波束成形设计 被引量：6

7

作者 殷锋 邱玲 梁晓雯 《中国科学院大学学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第2期252-259,共8页

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... 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。 展开更多

关键词 毫米波通信 混合波束成形 多用户大规模MIMO 能量效率

在线阅读 下载PDF 职称材料

毫米波大规模MIMO系统混合波束成形技术综述 被引量：9

8

作者 徐华正 朱诗兵 席有猷 《电讯技术》 北大核心 2019年第2期241-248,共8页

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... 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。 展开更多

关键词 毫米波 大规模MIMO 混合波束成形 码本设计 波束配对

在线阅读 下载PDF 职称材料

理想毫米波信道条件下低复杂度的混合波束成形

9

作者 林振 李莉 +1 位作者 魏爽 吴静芳 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2020年第6期1081-1089,共9页

在基站和用户均采用多天线的混合波束成形架构、下行链路信道为理想毫米波信道的系统下,针对总频谱效率最大问题,提出了一种低复杂度的混合波束成形算法。该方案采用分步的方式,首先进行基站端和用户端的模拟波束成形矩阵的分别求解,在... 在基站和用户均采用多天线的混合波束成形架构、下行链路信道为理想毫米波信道的系统下,针对总频谱效率最大问题,提出了一种低复杂度的混合波束成形算法。该方案采用分步的方式,首先进行基站端和用户端的模拟波束成形矩阵的分别求解,在得到模拟波束成形矩阵的基础上得到等效的基带信道,然后利用块对角化数字波束成形算法求解数字波束成形矩阵。仿真结果表明,相比于其他方案,该方案在复杂度较低的同时,也提升了系统的总频谱效率。 展开更多

关键词 混合波束成形 毫米波 频谱效率 基带信道

在线阅读 下载PDF 职称材料

毫米波MIMO系统中基于CNN的混合波束成形设计

10

作者 黄天赐 杜江 +1 位作者 马腾 刘海波 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第7期78-82,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 毫米波多输入多输出 天线选择 混合波束成形 卷积神经网络 频谱效率

在线阅读 下载PDF 职称材料

多用户视距MIMO通信系统混合波束成形技术

11

作者 刘继鹏 朱立 +1 位作者 郭鹏飞 周壮 《现代电子技术》 2022年第19期9-13,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 毫米波视距 空基平台 MIMO通信系统 块对角化几何均值分解 混合波束成形 预编码 数值仿真实验

在线阅读 下载PDF 职称材料

动态超表面天线阵列混合发射波束成形 被引量：1

12

作者 陈玉香 陈胜垚 +1 位作者 冉龙瑶 席峰 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期730-736,共7页

动态超表面天线(dynamic metasurface antenna,DMA)阵列是一种可实现模拟-数字混合波束成形的新型阵列结构,其模拟波束成形部分由DMA实现,系统实现的复杂度低。本文研究基于DMA阵列的混合发射波束成形,核心问题是模拟与数字发射权值的... 动态超表面天线(dynamic metasurface antenna,DMA)阵列是一种可实现模拟-数字混合波束成形的新型阵列结构,其模拟波束成形部分由DMA实现,系统实现的复杂度低。本文研究基于DMA阵列的混合发射波束成形,核心问题是模拟与数字发射权值的联合优化。该文基于交替优化思想将模拟-数字权值联合优化问题分解为多个子问题,提出一种基于交替方向乘子法(alternating direction multiplier method,ADMM)的求解方法。该方法首先引入辅助变量简化问题模型,然后通过交替优化求解辅助变量、数字权值和模拟权值。其中,辅助变量求解具有闭式表达式,数字权值与模拟权值解耦合后利用ADMM分别求解。仿真结果表明,DMA阵列与典型的唯相混合阵列和恒模约束下的唯相阵列相比,具有更好的混合发射波束成形性能。 展开更多

关键词 动态超表面天线 发射波束成形 混合波束成形 交替方向乘子法

在线阅读 下载PDF 职称材料

IRS多分区辅助太赫兹多子阵列波束成形设计 被引量：1

13

作者 张祖凡 唐睿 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期78-88,共11页

在智能反射表面(IRS)辅助太赫兹(THz)通信系统中,为突破信道稀疏性对系统空间多路复用增益的限制,提出收发端采用宽间隔多子阵列混合波束成形架构,设计IRS多分区辅助THz多子阵列的传输方案。首先,基于频谱效率最大化原则,构建一个含有... 在智能反射表面(IRS)辅助太赫兹(THz)通信系统中,为突破信道稀疏性对系统空间多路复用增益的限制,提出收发端采用宽间隔多子阵列混合波束成形架构,设计IRS多分区辅助THz多子阵列的传输方案。首先,基于频谱效率最大化原则,构建一个含有多变量耦合和非凸约束的非凸目标函数;然后,将优化问题解耦成2个易于求解的子问题,即IRS反射系数矩阵设计问题和收发端混合波束成形矩阵设计问题;最后,采用黎曼流形优化算法计算IRS反射系数矩阵,并通过数理推导得到混合波束成形矩阵的闭式解。仿真结果表明,与基准方案相比,所提方案可以获得更好的频谱效率。 展开更多

关键词 智能反射表面 两级空间多路复用 混合波束成形 黎曼流形优化

在线阅读 下载PDF 职称材料

能效最大化准则下的星地融合网络的安全波束成形算法 被引量：7

14

作者 林志 林敏 +3 位作者 黄清泉 赵柏 顾晨伟 许拔 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期124-134,共11页

未来通信系统存在功耗较大、频谱短缺与传输安全等问题,星地融合网络因其在功耗、频谱效率和总体部署设计等方面具有独特的优势,被认为是解决上述问题的可行架构方案.本文针对该网络中的能效最大化问题提出了一种安全波束成形算法.假设... 未来通信系统存在功耗较大、频谱短缺与传输安全等问题,星地融合网络因其在功耗、频谱效率和总体部署设计等方面具有独特的优势,被认为是解决上述问题的可行架构方案.本文针对该网络中的能效最大化问题提出了一种安全波束成形算法.假设卫星下行链路存在多个窃听者且发送端仅知晓窃听统计信道状态信息,本文在发射功率受限、用户信干噪比限制和窃听信干噪比概率约束的情况下,研究了蜂窝用户的能效最大化问题,提出了一种鲁棒混合波束成形方案,分别运用S-procedure和Bernstein型不等式将非凸的概率约束限制转化为线性矩阵不等式和二次锥约束,然后采用Charnes-Cooper和罚函数法将原NP-hard问题转换为凸优化问题,并提出一种双层迭代算法计算出数字和模拟波束成形矢量.仿真结果表明,本文所提方案能显著地提升信息传输的安全性和能效性. 展开更多

关键词 星地融合网络 能量效率 混合波束成形 鲁棒性

在线阅读 下载PDF 职称材料

毫米波通信低复杂度波束选择和用户调度算法 被引量：5

15

作者 徐华正 余金澳 朱诗兵 《信号处理》 CSCD 北大核心 2019年第11期1853-1860,共8页

针对毫米波混合波束成形系统中用户调度方案复杂度过高的问题,提出两种低复杂度的波束选择和用户调度联合优化算法。混合波束成形架构使得用户调度问题面临着新的挑战,变成了模拟波束选择和用户调度的联合优化问题。考虑发送端无法获得... 针对毫米波混合波束成形系统中用户调度方案复杂度过高的问题,提出两种低复杂度的波束选择和用户调度联合优化算法。混合波束成形架构使得用户调度问题面临着新的挑战,变成了模拟波束选择和用户调度的联合优化问题。考虑发送端无法获得完美信道状态信息的实用场景,采用基于固定码本的波束训练方案获取等效信道状态信息,引入调用指示函数将联合优化问题建模成非凸组合优化规划,分别以粒子群优化和贪婪算法为核心,提出两种低复杂度的次优解决方法。仿真结果表明,相较穷举搜索,所提算法能在性能和复杂度之间取得很好的折中。 展开更多

关键词 毫米波通信 混合波束成形 波束选择 用户调度 非凸组合优化

在线阅读 下载PDF 职称材料

毫米波视距MIMO安全通信技术研究 被引量：1

16

作者 王世练 朱立 +1 位作者 骆俊杉 戚宣哲 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期457-468,共12页

移动通信和信息社会的高速发展对宽带高速数据传输提出了较高的要求,而毫米波多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)技术成为实现高速安全数据传输的重要技术途径.考虑到一些特殊的需求和应用场景,比如对偏远地区的覆盖,... 移动通信和信息社会的高速发展对宽带高速数据传输提出了较高的要求,而毫米波多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)技术成为实现高速安全数据传输的重要技术途径.考虑到一些特殊的需求和应用场景,比如对偏远地区的覆盖,构建应急通信系统,特别是军事宽带战术互联网,基于空中移动平台的毫米波MIMO技术成为当前研究的一个热点.本文充分调研国内外相关文献资料,阐述了毫米波视距(line-of-sight,LoS)MIMO信道建模、天线阵列优化、混合波束成形设计以及物理层安全等相关技术的当前进展、存在的挑战,并指出未来的研究方向,推动基于空中平台的毫米波MIMO系统的工程化应用. 展开更多

关键词 毫米波 多输入多输出(MIMO) 信道建模 天线阵列优化 混合波束成形 物理层安全

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于GSIC的上行链路毫米波大规模MIMO-NOMA系统低功耗传输方法 被引量：1

17

作者 王晖 邰其心 +2 位作者 刘镠 王鸿 宋荣方 《电信科学》 2023年第1期51-59,共9页

非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)和毫米波大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)的结合能够支持未来无线通信网络的巨流量大连接需求。研究了上行链路毫米波大规模MIMO-NOMA系统中的功率最小... 非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)和毫米波大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)的结合能够支持未来无线通信网络的巨流量大连接需求。研究了上行链路毫米波大规模MIMO-NOMA系统中的功率最小化问题,提出了基于群体串行干扰消除(group-levelsuccessiveinterference cancellation,GSIC)的混合波束成形毫米波MIMO-NOMA上行传输系统新架构。具体来说,根据信道增益对用户进行群体划分,不同群体用户由NOMA服务,群体内用户采用空分多址区分。通过给不同群体设计模拟波束成形矩阵,对数字波束成形和功率控制进行联合优化,提出了一种并行迭代算法来解决优化问题。仿真结果表明,所提出的新架构在总功率方面优于传统的基于分簇和用户级串行干扰消除的毫米波大规模MIMO-NOMA。 展开更多

关键词 非正交多址接入 毫米波 大规模MIMO 混合波束成形

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于可重构智能反射面的无线携能网络传输设计

18

作者 牛和昊 林志 +2 位作者 张峻宁 王勇 王磊 《指挥与控制学报》 CSCD 2022年第4期434-440,共7页

针对多输入单输出的无线携能传输网络,研究了基于可重构智能反射面的混合波束形成设计,数字波束成形部分在基站处实现,而模拟波束成形部分在智能反射面端通过移相器来处理.为实现系统频谱效率的提升,构建了多接收机信息速率总和的最大... 针对多输入单输出的无线携能传输网络,研究了基于可重构智能反射面的混合波束形成设计,数字波束成形部分在基站处实现,而模拟波束成形部分在智能反射面端通过移相器来处理.为实现系统频谱效率的提升,构建了多接收机信息速率总和的最大化问题,采用交替优化、罚凹凸过程等方法将原非凸优化问题转化为凸问题,提出了一种基于联合优化的迭代算法,并求解出混合波束成形权矢量和功率分割比.仿真结果验证了所提方案能有效提升系统的接收机速率总和性能. 展开更多

关键词 智能反射面 无线携能传输 混合波束成形 功率分割

在线阅读 下载PDF 职称材料