电气工程与系统科学 > 信号处理
[提交于 2025年2月12日
(v1)
,最后修订 2025年3月22日 (此版本, v2)]
标题: 联合发射和夹紧波束成形用于夹紧天线系统(PASS):基于优化的还是基于学习的?
标题: Joint Transmit and Pinching Beamforming for Pinching Antenna Systems (PASS): Optimization-Based or Learning-Based?
摘要: 一种基于新型夹紧天线系统(PASS)的下行链路多用户多输入单输出(MISO)框架被提出。 PASS由跨越数千个波长的多个波导组成,配备大量低成本的介质粒子,称为夹紧天线(PAs),用于将信号辐射到自由空间。 PAs的位置可以重新配置,以改变信号的大尺度路径损耗和相位,从而促进新型夹紧波束成形设计。 制定了一个总速率最大化问题,该问题联合优化发射和夹紧波束成形,以自适应地实现建设性信号增强和破坏性干扰抑制。 为了解决这个高度耦合且非凸的问题,提出了基于优化的方法和基于学习的方法。 1)对于基于优化的方法,开发了一种极大极小和惩罚对偶分解(MM-PDD)算法,该算法使用Lipschitz替代函数处理非凸复指数成分,然后调用PDD进行问题解耦。 2)对于基于学习的方法,提出了一种新颖的KKT引导的对偶学习(KDL)方法,该方法通过学习对偶变量以数据驱动的方式重建KKT解。 按照这一思路,开发了一种KDL-Transformer算法,该算法通过注意力机制捕捉PA之间/用户之间以及信道状态信息(CSI)-波束成形之间的依赖关系。 仿真结果表明:i)所提出的PASS框架即使使用少量PAs也显著优于传统的大规模多输入多输出(MIMO)系统。 ii)所提出的KDL-Transformer在现代GPU上实现毫秒级响应的同时,系统性能比MM-PDD算法提高超过30%。
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