面向B5G网络且考虑用户解码能力约束的毫米波NOMA系统用户聚类

本文提出了一种考虑终端用户信号处理能力的毫米波-NOMA（mmWave-NOMA）系统，这是一个重要的实际考量。在非正交多址（NOMA）的下行链路（DL）方向实现中，用户终端需执行串行干扰消除（SIC），这会带来额外的复杂度。在NOMA中，最弱用户仅需解码自身信号，而最强用户必须在SIC过程中解码所有其他用户的信号。因此，用户为执行DL NOMA所需承担的额外实现复杂度取决于其在SIC解码顺序中的位置。超第五代（B5G）通信系统预期将支持种类广泛的终端用户设备，各自具备不同的处理能力。我们设想了一种系统，其中用户向基站（BS）报告其SIC解码能力，即该用户在SIC过程中能够解码的其他用户信号的数量。我们通过将该系统的速率最大化问题拆解为用户聚类与排序问题（UCOP）以及随后的功率分配问题，对其展开研究。我们提出了一种NOMA最小精确覆盖（NOMA-MEC）启发式算法，在计入SIC解码能力后，从推导出的有效聚类组合集合中将该UCOP转化为簇最小化问题。分析了NOMA-MEC在不同算法与系统参数下的复杂度。对于具有同等解码能力的同构用户系统，我们证明这等价于每个簇最大用户数的简单约束，并提出了复杂度更低的NOMA最佳波束（NOMA-BB）算法。仿真结果表明，在总和速率方面，其性能优于正交多址（OMA）与传统NOMA。