无人机赋能被动6D可移动天线：联合部署与波束赋形优化
信号处理
2024-12-17 v1
摘要
智能反射面（IRS）由众多被动反射单元组成，可安装在无人机（UAV）上，通过同时调整无人机的三维（3D）位置和3D朝向实现六维（6D）运动。因此，本文研究了通过在无人机上安装IRS来实现的新型无人机赋能被动6D可移动天线（6DMA）架构，并解决了相关的联合部署与波束赋形优化问题。特别地，我们考虑了一个被动6DMA辅助的多播系统，该系统包含多天线基站（BS）和多个远程用户，旨在联合优化IRS的位置和3D朝向以及其被动波束赋形，以在实际角度依赖信号反射模型下最大化所有用户中的最小接收信噪比（SNR）。然而，由于用户SNR与IRS位置和朝向之间的复杂关系，该优化问题难以最优求解。为应对这一挑战，我们首先聚焦于单用户的简化情形，证明一维（1D）朝向足以实现最优性能。接下来，我们证明对于任意给定的IRS位置，最优1D朝向可以闭式推导，并基于此得出若干有用见解。为求解一般多用户情况下的max-min SNR问题，我们提出了一种交替优化（AO）算法，分别通过逐次凸逼近（SCA）和混合粗粒度-细粒度搜索交替优化IRS的波束赋形和位置/朝向。为避免不理想的局部次优解，提出了一种吉布斯采样（GS）方法，在每次AO迭代中生成新的IRS位置和朝向以进行探索。数值结果验证了我们的理论分析。
引用
@article{arxiv.2412.11150,
title = {UAV-Enabled Passive 6D Movable Antennas: Joint Deployment and Beamforming Optimization},
author = {Changhao Liu and Weidong Mei and Peilan Wang and Yinuo Meng and Boyu Ning and Zhi Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.11150},
year = {2024}
}