이 논문에서는 AP와 두 NOMA 사용자 간의 통신을 지원하기 위해 수동 RIS와 능동 DF 릴레이를 활용하는 새로운 공존 프레임워크를 제안한다. 두 가지 통신 프로토콜인 H-NOMA와 F-NOMA가 고안되었다.
H-NOMA의 경우, IB 단계에서 AP가 NOMA 기술을 사용하여 두 사용자에게 신호를 전송하고, IR 단계에서 DF 릴레이가 OMA 기술을 사용하여 원거리 사용자에게 정보를 전달한다.
F-NOMA의 경우, IB 단계와 IR 단계 모두에서 NOMA 기술을 사용하여 두 사용자의 정보를 전송한다.
각 프로토콜에 대해 합 전송률 최대화와 최소 전송률 최대화 문제를 고려하여 AP와 릴레이의 전력 할당 및 RIS 수동 빔포밍 설계를 최적화한다.
제안된 AO 기반 알고리즘에서는 원래 문제를 두 개의 하위 문제로 분해하여 해결한다. 전력 할당 최적화 하위 문제는 모든 가능한 후보 중에서 최적 솔루션을 선택하는 2차원 탐색을 통해 해결한다. RIS 위상 이동 최적화 하위 문제는 DC 기반 랭크-1 릴랙세이션을 활용하여 정상점 솔루션을 얻는다.
또한 JO 알고리즘을 제안하여 자원 할당 계수와 RIS 위상 이동 계수를 동시에 업데이트할 수 있다. 이를 위해 최적화 변수 간의 결합을 해결하고 SCA 기술을 활용한다.
수치 결과를 통해 제안된 공존 RIS 및 릴레이 지원 NOMA 전송 프레임워크가 기존 시스템에 비해 뛰어난 성능 향상을 달성할 수 있음을 확인했다. 또한 JO 알고리즘은 AO 알고리즘보다 실행 시간이 짧지만 성능이 약간 낮다는 것을 보여주었다. 마지막으로 H-NOMA와 F-NOMA 프로토콜은 각각 사용자 전송률 공평성 보장과 사용자 합 전송률 향상에 적합한 것으로 나타났다.
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Coexisting Passive RIS and Active Relay Assisted NOMA Systems
Questions plus approfondies
RIS와 릴레이의 최적 배치 및 구현 방법에 대해 더 자세히 연구할 필요가 있다. 제안된 프레임워크를 실제 5G/6G 네트워크에 적용할 때 발생할 수 있는 실용적인 문제점들은 무엇인가
RIS와 릴레이 기술의 융합이 향후 무선 통신 시스템에 미칠 수 있는 더 광범위한 영향은 무엇일까
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