可移动天线与智能反射面：朋友还是敌人？
信息论
2025-07-04 v2 信号处理
math.IT
摘要
可移动天线（MA）和智能反射面（IRS）被视为下一代无线通信系统的有前景技术，由于其共享的信道重配置能力。这引出一个根本性问题：在 IRS 的存在下，MA 相对于传统固定位置天线（FPA）的性能提升是否仍然存在？为了回答这一问题，本文研究了一种 IRS 辅助的多用户多输入单输出（MISO）MA 系统，其中多天线基站（BS）向多个单 FPA 用户传输。我们通过联合优化 BS/IRS 的主动/被动波束成形以及 MA 在一维发射区域内的位置，来 Formulate 总速率最大化问题，这具有很大的挑战性。为获得必要的见解，我们首先研究了单用户的简化情况。然后，我们在惠尔斯姆斯（LoS）BS-IRS 信道下分析了 MA 相对于 FPA 的性能增益，并推导出该增益在何种情况下更为显著或不那么显著。此外，我们提出了一种交替优化（AO）算法来解决单用户情况下的信噪比（SNR）最大化问题，结合了块坐标下降（BCD）方法和图基方法。对于一般的多用户情况，我们的性能分析揭示了在 certain 条件下，传统的发射预编码策略下，MA 相对于 FPA 的性能增益会随之减小。我们还提出了一种高质量次优解，用于解决总速率最大化问题，通过应用将加权最小均方误差（WMMSE）算法、流形优化方法和离散抽样方法相组合的 AO 算法。数值结果验证了我们的理论分析，表明如果 IRS 被动波束成形得到优化，MA 相对于 FPA 的性能增益可能会被缩减。
引用
@article{arxiv.2501.15880,
title = {Movable Antennas Meet Intelligent Reflecting Surface: Friends or Foes?},
author = {Xin Wei and Weidong Mei and Qingqing Wu and Qiaoran Jia and Boyu Ning and Zhi Chen and Jun Fang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.15880},
year = {2025}
}