基于随机网络演算的 xURLLC 大规模多用户 MIMO 网络统计 QoS 保障分析与性能优化
信号处理
2023-03-13 v4
摘要
本文从随机网络演算(SNC)的角度研究了下一代超可靠低时延通信(xURLLC)的基本原理与性能折衷。建立了支持 xURLLC 的大规模多用户 MIMO 系统模型以适配 xURLLC 特性。通过利用并推广 SNC,我们提供了定量的统计服务质量(QoS)保障分析,并推导了统计时延违例概率上界(UB-SDVP)的闭式表达式。基于所提出的理论框架,我们构建了 UB-SDVP 最小化问题,该问题首先通过推导最小错误概率(EP)检测器退化为一维整数搜索问题,随后由整数形式黄金分割搜索算法高效求解。此外,定义了两个新概念:基于 EP 的有效容量(EP-EC)与基于 EP 的能效(EP-EE),用以刻画 xURLLC 的尾部分布与性能折衷。继而,我们构建了 EP-EC 与 EP-EE 最大化问题,并证明 EP-EC 最大化问题等价于 UB-SDVP 最小化问题,而 EP-EE 最大化问题由低复杂度的外降内搜协同算法求解。大量仿真表明,所提框架相较于参考方案降低了计算复杂度,并在 UB-SDVP、EP、EP-EC 与 EP-EE 方面提供了 xURLLC 的多种折衷与优化性能。
引用
@article{arxiv.2302.10092,
title = {Statistical QoS Provisioning Analysis and Performance Optimization in xURLLC-enabled Massive MU-MIMO Networks: A Stochastic Network Calculus Perspective},
author = {Yuang Chen and Hancheng Lu and Langtian Qin and Chenwu Zhang and Chang Wen Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.10092},
year = {2023}
}
备注
35 pages, 9 figures, Submitted to IEEE TRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS