有限块长下上行 MIMO 速率分割多址的最大-最小公平性与物理层设计
信息论
2024-06-04 v2 math.IT
摘要
速率分割多址（RSMA）已成为无线通信中一种有效且可靠的多址接入与干扰管理技术。尽管下行多输入多输出（MIMO）RSMA 已被广泛研究，上行 MIMO RSMA 尚未被充分探索。本文研究了在发射端具有完美信道状态信息（CSIT）和接收端具有完美信道状态信息（CSIR）的短包通信中，上行 RSMA 的性能。我们提出了一个上行 MIMO RSMA 框架，并在最大-最小公平性（MMF）度量和有限块长（FBL）约束下，对预编码器和合并器进行了联合优化。由于预编码器与合并器之间存在高度耦合，我们采用交替优化（AO）将优化问题分解为两个子问题。为解决这些子问题，我们提出了一种基于逐次凸近似（SCA）的方法。此外，我们引入了一种低复杂度方案来设计接收端的译码顺序。随后，通过多用户链路级仿真（LLS）对上行 MIMO RSMA 架构的物理层进行了设计和评估，仿真中考虑了有限星座调制、有限长度极化码、消息分割、自适应调制与编码以及接收端串行干扰消除（SIC）。数值结果表明，在具有 FBL 约束的上行 MIMO 中应用 RSMA，不仅在最大-最小公平性增益上优于空分多址（SDMA）和非正交多址（NOMA）等传统传输方案，而且对网络负载表现出鲁棒性。多用户消息分割的优势也得到了说明。LLS 结果证实了 RSMA 在最大-最小吞吐量方面优于 SDMA 和 NOMA。
引用
@article{arxiv.2405.11996,
title = {Max-Min Fairness and PHY-Layer Design of Uplink MIMO Rate-Splitting Multiple Access with Finite Blocklength},
author = {Jiawei Xu and Bruno Clerckx},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.11996},
year = {2024}
}