物联网网络中基于迫零的下行虚拟 MIMO-NOMA 通信
信息论
2022-09-26 v1 信号处理
math.IT
摘要
为支持物联网（IoT）的大规模连接并提升频谱效率，提出一种结合虚拟多输入多输出（MIMO）与非正交多址（NOMA）的下行方案。每个簇中的全部单天线 IoT 设备相互协作以建立虚拟 MIMO 实体，且每个簇请求多个独立数据流。采用 NOMA 叠加所有请求的数据流，各簇利用迫零检测对输入数据流进行解复用。基站仅可获得统计信道状态信息（CSI），以避免在频繁 CSI 估计上浪费能量与带宽。通过考虑同时包含发送与接收相关的 Kronecker 模型，深入研究了虚拟 MIMO-NOMA 系统的中断概率与有效吞吐量。此外，渐近结果不仅有助于揭示物理洞察，也利于有效吞吐量最大化。特别地，渐近中断表达式给出了各系统参数的定量影响，并支持分集-复用折衷（DMT）的研究。而且，可适当选择功率分配系数和/或传输速率以实现最大有效吞吐量。借助 Karush-Kuhn-Tucker 条件，有效吞吐量最大化问题可闭式求解，并由此通过交替迭代优化实现联合功率与速率选择。此外，优化算法倾向于向信道条件不利的簇分配更多功率，并在信道条件良好时支持具有更高传输速率的簇。
引用
@article{arxiv.2209.11382,
title = {Zero-Forcing Based Downlink Virtual MIMO-NOMA Communications in IoT Networks},
author = {Zheng Shi and Hong Wang and Yaru Fu and Guanghua Yang and Shaodan Ma and Fen Hou and Theodoros A. Tsiftsis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.11382},
year = {2022}
}