使用透镜天线阵列的毫米波通信中频谱与能量高效的波束空间 MIMO-NOMA
摘要
最近提出的波束空间多输入多输出（MIMO）概念能够在没有明显性能损失的情况下，显著减少毫米波大规模 MIMO 系统中所需的射频（RF）链数量。然而，现有波束空间 MIMO 的基本限制在于，在相同的时频资源上，支持的用户数不能超过 RF 链的数量。为了打破这一基本限制，本文提出了一种频谱与能量高效的毫米波传输方案，将非正交多址接入（NOMA）的概念与波束空间 MIMO 相结合，即波束空间 MIMO-NOMA。通过在波束空间 MIMO 系统中使用 NOMA，在相同的时频资源上支持的用户数可以多于 RF 链的数量。具体而言，我们分析了所提出的波束空间 MIMO-NOMA 在典型毫米波信道模型中的可达和速率，结果表明与现有的波束空间 MIMO 相比具有明显的性能增益。然后，设计了一种基于迫零（ZF）原理的预编码方案，以减少波束空间 MIMO-NOMA 系统中的波束间干扰。此外，为了最大化可达和速率，通过求解联合功率优化问题提出了一种动态功率分配，该问题不仅包括波束内功率优化，还考虑了波束间功率优化。最后，开发了一种低复杂度的迭代优化算法来实现动态功率分配。仿真结果表明，与现有的波束空间 MIMO 相比，所提出的波束空间 MIMO-NOMA 能够实现更高的频谱和能量效率。
引用
@article{arxiv.1707.06740,
title = {Spectrum and Energy Efficient Beamspace MIMO-NOMA for Millimeter-Wave Communications Using Lens Antenna Array},
author = {Bichai Wang and Linglong Dai and Zhaocheng Wang and Ning Ge and Shidong Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:1707.06740},
year = {2017}
}
备注
To appear in IEEE Journal on Selected Areas in Communications. Simulation codes are provided to reproduce the results presented in this paper: http://oa.ee.tsinghua.edu.cn/dailinglong/publications/publications.html