联合相时阵列实现的近/远场频率相关波束赋形
信息论
2025-01-28 v1 信号处理
math.IT
摘要
联合相时阵列 (JPTA) 作为一种利用真实时延单元和相位 shifter 的频率相关波束赋形架构，展现出成本效益和能源效率优势。本文利用JPTA同时服务于近远场区域内的多个用户的潜力，以单一射频链路为目标。目标是联合优化JPTA-based波束赋形和子带分配，以最大化整体系统性能。为此，我们构建系统效用最大化问题，包括求和速率最大化和比例公平性作为特殊情况。我们开发了三步交替优化 (AO)算法和一种高效深度学习 (DL) 方法。该DL方法包括二维卷积神经网络、三层图注意力网络 (GAT) 以及用于资源和波束赋形优化的归一化模块。GAT有效捕获资源分配与模拟波束赋形器之间的相互作用。仿真结果表明，JPTA在提升用户速率方面优于传统相位阵列 (PA)，在能源效率方面在PA与全数字方法之间取得良好平衡。采用对数效用函数可确保用户速率的公平性优于最大化求和速率。此外，DL网络的性能与AO方法相当，同时计算复杂度低出数量级。
引用
@article{arxiv.2501.15207,
title = {Hybrid Near/Far-Field Frequency-Dependent Beamforming via Joint Phase-Time Arrays},
author = {Yeyue Cai and Meixia Tao and Jianhua Mo and Shu Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.15207},
year = {2025}
}