功率分配策略下大规模 MIMO 与 NOMA 的每天线比特效率

本文从下行（DL）单小区大规模多输入多输出（mMIMO）与非正交多址（NOMA）系统接收的每天线频谱效率（SE）与能量效率（EE）角度进行资源分配比较分析：基站配备大量（$M$）天线，$K$ 个设备使用单天线，设备负载率 $\rho = \frac{K}{M}$ 取值于 $0<\rho\leq 2$，并在三种不同功率分配（PA）策略下展开：信道功率反比分配（PICPA）、改进注水（$\Delta$-WF）分配方法，以及等功率分配（EPA）参考方法。由于 NOMA 系统中每簇两设备在功率域重叠，其信道矩阵需变换以执行 mMIMO 采用的迫零（ZF）预编码。因此，多天线下运行的 NOMA 可惠及具有更高阵列增益的一组设备，超越 mMIMO 并在较高负载区间 $0.6<\rho<2.0$ 便利运行。在此场景下，更具现实性与实用性的度量是通过测算 SE 与 EE 曲线下面积，分别度量每天线比特与每天线每瓦比特效率。数值结果确认，在 SE 面积度量上 NOMA 相对 mMIMO 有 3 倍优势，EE 面积度量上有 2 倍优势。