混合毫米波 MIMO-NOMA 系统的增强用户分组与功率分配
信息论
2020-10-22 v1 math.IT
摘要
非正交多址（NOMA）与毫米波（mmWave）是第五代（5G）及更先进移动网络的两项关键使能技术。本文考虑具有混合波束成形结构的上行通信，并聚焦于通过增强的用户分组与功率分配来提升毫米波多输入多输出（MIMO）-NOMA 系统的频谱效率（SE）与能量效率（EE）。利用毫米波信道的方向性特征，我们首先提出一种基于新颖的初始凝聚嵌套（AGNES）的用户分组算法，借助信道相关性实现。需注意，由于对应问题涉及用户分组、波束选择与功率分配且具有非线性规划性质，SE/EE 的优化是一项挑战性任务。我们的思路是将整体优化问题分解为仅含用户分组与波束选择的混合整数问题，随后是涉及功率分配与数字波束成形设计的连续问题。为避免暴力搜索方法极高的复杂度，我们提出两种次优低复杂度用户分组与波束选择方案：直接 AGNES（DIR-AGNES）方案与连续 AGNES（SUC-AGNES）方案。我们还引入二次变换（QT）将非凸功率分配优化问题重构为在满足各用户最低要求数据速率约束下的凸问题。该连续问题通过迭代优化功率与数字波束成形求解。大量仿真结果表明，我们所提毫米波-NOMA 设计优于传统正交多址（OMA）场景与最先进 NOMA 方案。
引用
@article{arxiv.2010.10980,
title = {Enhanced User Grouping and Power Allocation for Hybrid mmWave MIMO-NOMA systems},
author = {Jinle Zhu and Qiang Li and Zilong Liu and Hongyang Chen and H. Vincent Poor},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.10980},
year = {2020}
}