鲁棒资源分配用于捏合天线系统下的不完美信道状态信息-计算机科学-鲁棒资源分配-通信系统-优化.pdfVIP

1

鲁棒资源分配用于捏合天线系统下的不完美信道状

态信息

MingZeng,XianbinWang,Fellow,IEEE,YuanweiLiu,Fellow,IEEE,ZhiguoDing,Fellow,IEEE,GeorgeK.

Karagiannidis,Fellow,IEEE,andH.VincentPoor,LifeFellow,IEEE

Abstract—夹钳天线技术最近展示了其重新配置无线传播环境中，天线的位置是固定的。然而，由于这种优化经常与其他

的潜力，特别是在毫米波和太赫兹频段等高频通信系统中。通过动无线资源（包括时间、频率和功率）紧密相关，因此需要复杂

态地将天线放置在介质波导上，可以显著改善视线（LoS）连接并

的联合优化框架。系统目标决定了最佳的RA方法。例如，总

提升系统性能。尽管最近的研究已经阐明了夹钳天线辅助设计的优

速率最大化已经在上行链路[5],[6]和下行链路[7]–[10]的环

势，但它们主要假设完全了解用户位置——这在实际系统中是不切

实际的假设。为解决这一问题，研究了具有不确定用户位置的多用境中进行了研究。为了平衡吞吐量和能耗，已经为上行链路

本户夹钳天线下行链路系统的鲁棒资源分配，旨在最小化总发射功率情况[11]和下行链路场景[12],[13]提出了节能RA技术。此

译同时满足个体中断概率约束。首先，我们解决了单用户情况，通过外，在[14]中讨论了最大最小速率优化，并在[15],[16]中探

结合二分法和几何分析推导出最优夹钳天线位置并获得相应的功率讨了总功率最小化。

中分配。然后我们将这一解决方案扩展到多用户情况。在这种情况下，

然而，之前列出的大多数工作都假设基站能够完美地知

1我们使用粒子群优化（PSO）算法来优化夹钳天线的位置以处理由

v此产生的非凸且不可微的优化问题。仿真结果表明，所提出的方案道用户的坐标。这一假设在实践中可能不成立，因为定位误

2优于传统的固定天线系统，并验证了在位置不确定性下的基于PSO差是不可避免的。我们借助挤压天线来研究一种更实际的多

8的天线放置策略的有效性。用户下行链路情况，以克服这一限制。在这个场景中，实际

5

2IndexTerms—不完美信道状态信息，中断概率，夹持天线，的用户位置位于一个以估计位置为中心的圆形不确定区域内。

1

.功率最小化，鲁棒资源分配在这种范式下，我们的目标是在保证每个客户最大中断概率

7

0约束的同时最小化总的发射功率。

5I.介绍我们首先考察单用户场景，以便解决具有概率约束的非

2

:最近，夹持天线技术作为重新配置无线传播环境的一种凸问题。在这种情况下，结合二分法和几何分析来求解相关

v

i有前景的技术出现[1]–[3]。在这些系统中，天线可以沿着电介的功率最小化问题，并确定理想的天线位置。在固定天线位

x

r质波导定位以建立视距（LoS）通信链路。这种动态可重构性置的情况下，所得的功率分配技术可以扩展到一般的多用户

a

显著提高了系统的性能，特别是在毫米波和太赫兹等高频段。场景。粒子群优化（PSO）算法对于不可微和非凸问题效果良

研究表明了各种部署场景，并一致证明基于夹持天线的系统好，然后用于优化夹持天线的位置。仿真结果表明，所建议的

优于传统的固定天线架构。基于夹持天线的方案比传统的固定天线架构使用了更少的功

资源分配（RA）设计在夹持天线辅助网络中受到越来越率。此外，在位置不确定性的情况下，PSO