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Optimal Beamforming Structure and Efficient Optimization Algorithms for Generalized Multi-Group Multicast Beamforming Optimization
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PRE
AI
DOI：10.1109/TSP.2025.3581486.png)
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摘要
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本研究聚焦于多组组播传输中的非光滑非凸最大化问题求解。通过利用Karush-Kuhn-Tucker（KKT）最优性条件，我们深入分析了具有通用效用型目标函数的一类优化问题的最优波束成形结构。通过利用所识别的最优结构，我们进一步揭示了问题中固有的低维波束成形结构，其在各种发射信号噪声比（SNR）或发射天线数量的场景下渐近最优。基于所发现的最优及低维波束成形结构，我们随后提出了一种高效的优化算法，用于求解基于加权幂均（WPM）效用函数的特定多组组播优化问题。所提算法首先采用逐次凸近似（SCA）框架将问题分解为一连串凸子问题，每个子问题均具有最优的闭式波束成形解结构。随后，我们提出一种超平面不动点迭代（HFPI）算法来计算每个子问题的最优拉格朗日对偶变量。数值结果表明，所提算法在保持与基线算法相当或更优的效用性能的同时，显著降低了计算复杂度。值得注意的是，基于低维波束成形结构的超低复杂度算法以极低的计算复杂度实现了近最优的效用性能。该复杂度与发射天线数量无关，使其在面向6G的极端大规模多输入多输出（XL-MIMO）应用中具有应用前景和实用性。
Keyword:
Multi-group multicast
transmit beamforming optimization
weighted sum-rate maximization
optimal beamforming structure
期刊
IF:
13.7
论文数:
1.0W
被引数:
8.4W
机构
引用论文
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