毫米波大规模MIMO系统中的能效优化功率分配

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"本文探讨了毫米波大规模MIMO系统中基于非正交多址接入(NOMA)的能量效率(EE)问题。针对多个用户的信道相关性和增益差异,设计了多用户簇。为此,我们提出了一种混合模拟/数字预编码方案,适用于基站的低射频链结构。在此基础上,我们构建了一个旨在在满足用户服务质量要求和每个簇的功率约束下最大化EE的功率分配问题。我们提出了一种迭代算法来求解最优功率分配。仿真结果表明,所提出的NOMA方案在EE性能上优于传统的正交多址(OMA)方案。关键词:大规模MIMO,毫米波,混合预编码,能量效率,NOMA。" 毫米波大规模多输入多输出(MIMO)系统是下一代无线通信的关键技术之一,因其能提供更高的数据速率和更宽的带宽而备受关注。然而,随着系统规模的扩大,能源消耗成为了一个不容忽视的问题。因此,提高系统的能量效率成为了研究的热点。 非正交多址接入(NOMA)作为一种新兴的多址接入技术,通过允许不同用户在同一时频资源上共享,能够在有限的频谱资源中实现更高的用户容量。与传统的正交多址(OMA)相比,NOMA可以更好地利用功率域,从而有可能提高系统整体的能源效率。 本研究聚焦于在毫米波大规模MIMO系统中采用NOMA的情况。由于毫米波的短波长特性,使得天线阵列可以在小尺寸设备上实现,但同时也带来了较高的路径损耗和多径衰落。为解决这一问题,研究者提出了一个混合模拟/数字预编码方案。这种预编码策略考虑了基站的低射频链结构,旨在降低硬件复杂度和功耗,同时保持良好的信号传输性能。 文章提出了一种功率分配问题,其目标是在满足每个用户的服务质量和集群功率限制的条件下,最大化系统的能量效率。为了解决这个问题,作者设计了一种迭代算法,该算法能够逐步调整各用户的功率分配,以达到优化EE的目标。通过仿真,研究证明了采用NOMA的系统在能源效率上明显优于传统的OMA系统。 这项工作为毫米波大规模MIMO系统的能源效率优化提供了新的视角,并为NOMA技术在实际系统中的应用提供了理论支持。其提出的混合预编码和功率分配策略对于未来无线通信网络的绿色可持续发展具有重要的实践意义。