面向多端口匹配网络的深度展开型波束赋形与功率控制设计
信息论
2024-12-10 v1 信号处理
math.IT
摘要
六代通信（6G）的关键技术，如超大规模多输入多输出（MIMO），使得天线与无线传输环境之间产生复杂的相互作用。因此，必须开发涵盖天线和无线传输信道的联合模型。为此，我们利用多端口通信理论，该理论考虑源、传输介质和负载之间的阻抗匹配，以实现高效功率传输。具体而言，我们首先研究插入损耗、耦合及其他因素对多端口匹配网络性能的影响。接着，为进一步提高系统性能，我们探讨两种重要的深度展开设计：波束赋形和功率控制。对于混合波束赋形，我们开发一种基于展开投影梯度下降（PGD）的深度展开框架，即 PGD-Net。对于功率控制，我们设计一种基于图神经网络（GNN）的深度展开网络，即交替优化（AO）Net，该网络考虑到不同端口在优化功率分配时的相互作用。数值结果验证了在动态 Metasurface 天线（DMA）性能分析中考虑插入损耗的必要性。此外，所提出的基于 PGD-Net 的混合波束赋形方法以极低的复杂度近似传统模型基方法。而我们的所提出的功率控制方案相对于传统加权最小均方误差（WMMSE）方法具有更快的运行速度。
引用
@article{arxiv.2412.06178,
title = {Deep Unfolding Beamforming and Power Control Designs for Multi-Port Matching Networks},
author = {Bokai Xu and Jiayi Zhang and Qingfeng Lin and Huahua Xiao and Yik-Chung Wu and Bo Ai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.06178},
year = {2024}
}