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“面向6G的超大规模MIMO”专题导读

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专题主编:金石(东南大学)

东南大学副校长、首席教授、博士生导师,IEEE Fellow,教育部长江学者奖励计划特聘教授,国家自然科学基金杰出青年科学基金获得者,国家“万人计划”科技创新领军人才,中国电子学会会士,中国通信学会会士。在现代移动通信理论与关键技术、物联网理论与关键技术、机器学习与大数据处理在移动通信中应用等方面取得系列创新成果。发表学术论文650余篇,获授权发明专利 90 余项,出版专著2部,教材1本。研究成果获省部级科学技术一等奖5项、IEEE通信学会莱斯奖、IEEE信号处理学会最佳论文奖/青年作者最佳论文奖、IEEE车载技术学会Jack Neubauer Memorial奖、China Communications最佳论文奖、Electronics Letters最佳论文奖、National Science Review最佳论文奖、Journal of Communications and Information Networks青年作者最佳论文奖等10余个国际重要学术期刊和会议最佳论文奖。

 

专题副主编:蒲旭敏(重庆邮电大学)

博士(博士后),重庆邮电大学通信与信息工程学院文峰副教授、硕士生导师,重庆市市级科技特派员团核心骨干,荣获优秀教师、优秀本科生导师和利龙青年科技创新人才奖等多项荣誉。长期从事无线通信理论与运用研究工作,主持和承担国家自然科学青年基金、中国博士后科学基金、企业横向项目、国家重点研发计划和国家自然科学基金联合基金(重点项目)等项目共计14项,在通信领域国际国内期刊及主流学术会议上发表论文30余篇,以第一发明人获专利授权12项,成果转化5项。

 

专题副主编:韩瑜(东南大学)

东南大学信息科学与工程学院副教授、博士生导师,国家自然科学基金优秀青年科学基金获得者(2024)。长期从事面向B5G/6G的物理层传输理论与关键技术研究工作,主要研究方向为超大规模MIMO、智能超表面等,已发表论文70余篇,授权国家发明专利10余项,谷歌学术引用4 000余次。曾获中国通信学会科学技术奖一等奖、江苏省科学技术奖一等奖、中国电子学会优秀博士学位论文奖、江苏省优秀博士学位论文奖、IEEE Vehicular Technology Society 2023 Jack Neubauer Memorial Award等奖项。入选中国科协青年人才托举工程项目。连续两年入选斯坦福全球前2%科学家。

 

随着5G网络商用化,当前学术界和产业界开始对下一代移动通信(6G)技术进行研究。应用需求驱动了技术发展,从峰值速率角度看,6G需在5G传输速率的基础上提高数十倍,达到Tb/s的超高传输速率。为了满足6G网络对于超高传输速率的需求,同时大幅度提升网络容量和可靠性,超大规模多输入多输出(Extremely Large-scale Multiple-Input Multiple-Output,XL-MIMO)技术应运而生。超大规模MIMO通过数量级式增加基站侧天线数,可实现传输速率的直接提升,保证网络无缝覆盖,因此成为6G候选关键技术。然而,超大规模MIMO在实际部署中仍有许多挑战亟需解决,包括实现成本高、信道测量与建模难度大、信号处理运算量大,以及近场特性尚未得到充分研究等。

为了激励研究人员解决现有挑战,推动超大规模MIMO技术在6G系统中的应用,在《电讯技术》编辑部的大力支持下,专题团队策划并出版了本专题。

经严格评审,本专题最终从多篇投稿中精选出5篇优秀论文,且全部为基金资助项目产出论文,作者来自重庆邮电大学、西安邮电大学、成都大学和四川大学,第一作者均具有博士学位或正高级职称。其中,综述1篇,研究性论文4篇,内容涉及信道估计、编码、天线选择和波束成形等方面,内容新颖,参考性强。

重庆邮电大学蒲旭敏博士等人的《面向6G的超大规模MIMO信道估计技术:进展与挑战》一文,概述了超大规模MIMO信道的近场及非平稳特性,综述了近年来针对此类场景发展的信道估计方法,指出现有研究存在的问题,最后总结分析了当前超大规模MIMO信道估计方法的挑战及潜在的解决思路。

重庆邮电大学蒲旭敏博士等人的《近场球面波超大规模MIMO-OTFS信道估计》一文,提出了一种新的信道估计方案,分析了XL-MIMO的近场球面波特性,并将其与适用于高速移动场景的正交时频空间(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制技术结合,构建了一个考虑球面波特性的XL-MIMO OTFS信道估计框架,在近场高速移动场景下具有显著的性能提升和良好的鲁棒性。

成都大学张雷博士等人的《面向可视区域的超大规模MIMO低复杂度混合预编码》一文,提出了一种基于可变子阵列的低复杂度部分连接结构混合预编码方案,能以更低计算复杂度和硬件成本,提升频谱效率50%~200%,且对信道估计误差更为鲁棒。

重庆邮电大学王华华正高级工程师等人的《一种基于最大似然的超大规模MIMO系统近场信道估计方法》一文,提出了一种基于最大似然原理的子载波加权选择的分段弱正交匹配追踪算法(Subcarrier Weight Selection Stagewise Weak Orthogonal Matching Pursuit,SWS-SWOMP),利用公共稀疏性对子载波加权并在获取支持度后进行再选择,从而在低信噪比环境下以及稀疏度未知的情况下提高最终支持度的可靠性,在低信噪比下归一化均方误差性能相对于极域同步正交匹配追踪(Polar-domain Simultaneous Orthogonal Matching Pursuit,P-SOMP)算法平均提高约3 dB。

西安邮电大学褚宏云博士等人的《空间非平稳信道条件下XL-MIMO系统联合天线选择和波束成形》一文,通过天线选择并结合波束成形从而优化系统性能,并以最小化基站发射功率为目标建模,在满足信干噪比和基站激活天线数的约束下优化基站处的波束成形矩阵。

衷心感谢关注和参与本专题的所有作者和审稿专家,感谢《电讯技术》编辑部在专题出版过程中的辛勤付出。希望本专题能为从事该领域研究的专家、学者提供参考和启迪,从而促进超大规模MIMO理论和技术的发展与应用。

感谢读者的关注,本专题所有论文均可在《电讯技术》官网www.teleonline.cn免费下载,欢迎评论、转发、参考。

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