堆叠智能超材料辅助多用户 MISO 系统的最大最小公平性
信号处理
2025-04-22 v1
摘要
堆叠智能超材料（SIM）是一种利用多个可重构表面层实现灵活波束成形的新兴技术。本文聚焦于 SIM 支持的多用户多输入单输出系统，需确保所有用户获得公平可靠的服务水平。为此，我们基于瞬时信道状态信息（CSI）和统计 CSI 开发两种最大最小公平算法。针对瞬时 CSI 场景，提出一种交替优化算法，联合利用几何规划进行功率分配，并采用梯度升降法优化波束成形系数。针对统计 CSI 场景，由于解析推导平均最小可达速率的表达式难以实现，本文推导了紧密的上界，并据此构建随机优化问题。该问题通过结合几何规划与梯度下降算法的交替方法求解，以获得最优策略。数值结果表明，与基准方案相比，本文提出的方案在最小可达速率上显著提升。特别是对于瞬时 CSI 场景，最优波束成形的单独影响显著高于功率分配策略。此外，本文证明在统计 CSI 条件下，当信噪比处于低值 regimes 时，所提出的上界紧密。
引用
@article{arxiv.2504.14584,
title = {Max-Min Fairness for Stacked Intelligent Metasurface-Assisted Multi-User MISO Systems},
author = {Nipuni Ginige and Prathapasinghe Dharmawansa and Arthur Sousa de Sena and Nurul Huda Mahmood and Nandana Rajatheva and Matti Latva-aho},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.14584},
year = {2025}
}