带有视距阻塞的夹持天线系统设计：波导内衰减是否重要？

在夹持天线系统的文献中，往往忽略波导内衰减以简化系统设计并实现更可分析的模型。然而，关于其对整体系统性能影响的研究在现有文献中仍受到有限关注。虽然已有研究表明，在以视距（LoS）为主导的环境中，当通信区域并非过大时，因忽略波导内衰减而导致的数据速率损失可以忽略不计，但其在更一般条件下的影响仍不明确。本工作将分析扩展到更真实的场景，涉及任意程度的LoS阻塞。我们首先考察了单用户情况，推导了因忽略波导内衰减而导致的平均数据速率损失的显式表达式。结果表明，即便在服务区域较大的情况下，在典型LoS阻塞条件下，速率损失仍可忽略不计。随后，我们考虑更一般的多用户场景，其中多个夹持天线部署在独立的波导中，联合服务多个用户。目标是通过联合优化天线位置和发射波束赋形器来最大化平均总速率，在概率LoS阻塞下实现该目标。为解决由此导致的随机且非凸优化问题，我们提出了一种动态样本平均逼近（SAA）算法。在每个迭代中，该方法用从动态再生成的随机信道实现中计算的经验平均值替换期望目标，以确保优化准确反映当前的天线配置。提供了大量仿真结果，证明了夹持天线系统在具有显著LoS阻塞的环境中可实现显著的性能提升。