NOMA 辅助夹持天线系统（PASS）的联合波束成形
信息论
2025-06-04 v1 信号处理
math.IT
摘要
夹持天线系统（PASS）通过配置沿介电波导的夹持天线（PA）位置来改变大尺度衰落和小尺度散射，这被称为夹持波束成形。本文提出了一种新颖的非正交多址接入（NOMA）辅助 PASS 框架，用于下行多用户多输入多输出（MIMO）通信。通过联合优化发射波束成形、夹持波束成形和功率分配，构建了发射功率最小化问题。为了求解这一高度非凸问题，本文开发了基于梯度和基于群智能的优化方法。1）对于基于梯度的方法，开发了极小化-极大化与惩罚对偶分解（MM-PDD）算法。基于 MM 构造 Lipschitz 梯度代理函数以处理该问题的非凸项。然后，将联合优化问题分解为若干子问题，基于 PDD 进行交替优化以获得稳态闭式解。2）对于基于群智能的方法，提出了一种快速收敛的粒子群优化与迫零（PSO-ZF）算法。具体而言，构建 PA 位置搜索粒子以探索高质量的夹持波束成形解。此外，每个粒子利用基于 ZF 的发射波束成形进行快速适应度函数评估。仿真结果表明：i）所提出的 NOMA 辅助 PASS 及其算法优于传统的 NOMA 辅助大规模天线系统。与传统的大规模 MIMO-NOMA 系统相比，该框架可降低超过 95.22% 的发射功率。ii）基于群智能的优化通过搜索有效的解子空间以避免陷入不良局部最优，优于基于梯度的优化。
引用
@article{arxiv.2506.03063,
title = {Joint Beamforming for NOMA Assisted Pinching Antenna Systems (PASS)},
author = {Deqiao Gan and Xiaoxia Xu and Jiakuo Zuo and Xiaohu Ge and Yuanwei Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.03063},
year = {2025}
}