11、毫米波和室内多移动设备定位技术：波束优化与定位方法

毫米波和室内多移动设备定位技术：波束优化与定位方法

毫米波系统中的波束优化

在毫米波多用户多输入单输出（MU - MISO）下行通信系统中，为了最大化频谱效率和总和速率（SR），需要对模拟波束赋形（ABF）和数字波束赋形（DBF）进行联合优化。传统的分解方法在解决非凸混合波束赋形（HBF）问题时，虽能保证收敛到Karush - Kuhn - Tucker（KKT）解，但对于某些情况，如UMC问题，计算复杂度较高。

为此，提出了两种算法来解决这一问题：惩罚优化（PO）算法和交替下降轮次（ADR）算法。

系统模型

考虑一个由可重构智能表面（RIS）辅助的毫米波MU - MISO下行链路系统。基站（BS）配备N根天线和NRF条射频（RF）链，与K个单天线用户进行通信，基站采用均匀平面阵列（ULA）形式。
- 相移矩阵与映射 ：相移矩阵θθθ定义在[0, 2π)N×NRF 范围内，通过映射A(θθθ)将其转换为基于相移的ABF矩阵，由于硬件限制，相移采用b位分辨率进行优化，特殊情况下b = ∞对应连续相移。
- 信号传输与接收 ：用户k的发射信号sk经过DBF矩阵Dk进行波束赋形，基带信号x为所有用户信号的线性组合。用户k接收到的信号yk由信道Hk、ABF矩阵A(θθθ)、DBF矩阵Dk以及噪声nk组成。
- 信干噪比（SINR）和速率 ：用户k的SINR ρk(θθθ, D)和速率Rk(θθθ, D)分别根据接收到的信号计算得出。系统的优化目标是在满足发射功率约束的条件下，最大化所有用户的SR。

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