공존하는 수동 RIS와 능동 릴레이 지원 NOMA 시스템

Temel Kavramlar

제안된 공존 RIS와 릴레이 지원 NOMA 전송 프레임워크는 AP와 두 NOMA 사용자 간의 통신을 향상시킬 수 있으며, 두 가지 통신 프로토콜(H-NOMA와 F-NOMA)을 통해 사용자 성능 향상을 달성할 수 있다.

Özet

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.

İstatistikler

제안된 공존 RIS 및 릴레이 지원 NOMA 전송 프레임워크는 기존 시스템에 비해 뛰어난 사용자 성능 향상을 달성할 수 있다.
JO 알고리즘은 AO 알고리즘보다 실행 시간이 짧지만 성능이 약간 낮다.
H-NOMA 프로토콜은 사용자 전송률 공평성 보장에 적합하고, F-NOMA 프로토콜은 사용자 합 전송률 향상에 적합하다.

Alıntılar

"제안된 공존 RIS 및 릴레이 지원 NOMA 전송 프레임워크는 기존 시스템에 비해 뛰어난 사용자 성능 향상을 달성할 수 있다."
"JO 알고리즘은 AO 알고리즘보다 실행 시간이 짧지만 성능이 약간 낮다."
"H-NOMA 프로토콜은 사용자 전송률 공평성 보장에 적합하고, F-NOMA 프로토콜은 사용자 합 전송률 향상에 적합하다."

Önemli Bilgiler Şuradan Elde Edildi

Coexisting Passive RIS and Active Relay Assisted NOMA Systems

by Ao Huang,Li ... : arxiv.org 03-25-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.15130.pdf

Daha Derin Sorular

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 릴레이의 최적 배치 및 구현 방법에 대한 연구는 더욱 필요합니다. 현재 연구에서는 RIS와 릴레이를 함께 사용하여 향상된 성능을 제공하는 방법을 제안하고 있습니다. 그러나 더 많은 연구가 필요한 이유는 다양한 환경에서의 최적 배치 및 구현 방법을 탐구해야 하기 때문입니다. 예를 들어, 다양한 지형과 건물 구조에 따라 RIS와 릴레이의 위치를 조정하는 최적화 알고리즘을 개발해야 합니다. 또한, 다양한 주파수 대역에서의 성능을 고려하여 RIS와 릴레이의 상호작용을 최적화하는 방법을 연구해야 합니다.

RIS와 릴레이 기술의 융합이 향후 무선 통신 시스템에 미칠 수 있는 더 광범위한 영향은 무엇일까

제안된 프레임워크를 실제 5G/6G 네트워크에 적용할 때 발생할 수 있는 실용적인 문제점은 다음과 같습니다. 첫째, RIS와 릴레이의 협력을 위한 복잡한 하드웨어 및 소프트웨어 구현이 필요할 수 있습니다. 이에 따라 추가적인 비용 및 시간이 소요될 수 있습니다. 둘째, 네트워크의 복잡성과 관리가 어려워질 수 있으며, 이로 인해 유지보수 및 운영에 어려움을 겪을 수 있습니다. 셋째, 실제 환경에서의 성능은 이론적 모델과 다를 수 있으며, 이를 고려한 조정이 필요할 수 있습니다.

RIS와 릴레이 기술의 융합이 향후 무선 통신 시스템에 미칠 수 있는 더 광범위한 영향은 다음과 같습니다. 먼저, RIS와 릴레이의 결합은 더 나은 대역폭 활용과 향상된 신호 강도를 제공하여 더 높은 데이터 전송 속도와 안정성을 실현할 수 있습니다. 또한, 더 나은 신호 강도 및 간섭 관리를 통해 더 넓은 커버리지와 더 나은 사용자 경험을 제공할 수 있습니다. 더불어, 에너지 효율성과 스펙트럼 이용률을 향상시켜 더 지속 가능한 무선 통신 시스템을 구축할 수 있습니다. 이러한 혁신적인 기술의 융합은 미래 무선 통신 시스템의 발전을 이끌어낼 것으로 기대됩니다.