[論文レビュー] A Jointly Design for STAR-RIS enhanced NOMA-CoMP Networks: A Simultaneously-Signal-Enhancement-and-Cancellation-based (SSECB) Design

Tianwei Hou, Jun Wang+4 more|arXiv (Cornell University)|May 2, 2021

Advanced Wireless Communication Technologies参考文献 15被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、STAR-RISを支援するNOMA-CoMPネットワークにおける、信号強調と同時に干渉キャンセリングを組み合わせた（SSECB）新規設計を提案する。インテリジェントな表面最適化により、所望信号の強調と同時並行して同セル干渉を抑制することが可能となる。シミュレーション結果から、完全な同セル干渉抑制と顕著な信号利得が得られ、従来のSEBおよびSCB手法を上回ることが示された。

ABSTRACT

In this letter, a novel simultaneously transmitting and reflecting (STAR) reconfigurable intelligent surfaces (RISs) design is proposed in a non-orthogonal multiple access (NOMA) enhanced coordinated multi-point transmission (CoMP) network. Based on the insights of signal-enhancement-based (SEB) and signal-cancellation-based (SCB) designs, we propose a novel simultaneously-signal-enhancement-and-cancellation-based (SSECB) design, where the inter-cell interferences and desired signals can be simultaneously eliminated and boosted. Our simulation results demonstrate that: i) the inter-cell interference can be perfectly eliminated, and the desired signals can be enhanced simultaneously with the aid of a large number of RIS elements; ii) the proposed SSECB design is capable of outperforming the conventional SEB and SCB designs.

研究の動機と目的

• インテリジェント反射表面を用いたNOMA-CoMPネットワークにおける同セル干渉と弱い信号強度の課題に対処すること。
• 所望信号の強調と同セル干渉のキャンセリングを同時に実現する統合的RIS設計を開発すること。
• 従来の信号強調に基づく（SEB）および干渉キャンセリングに基づく（SCB）RIS設計の限界を克服し、両方の機能を統合すること。
• マルチユーザー・マルチセルのNOMA-CoMP環境におけるスペクトル効率およびユーザーの公平性を向上させること。

提案手法

• NOMA-CoMPネットワークにおける信号の反射と透過の両方をサポートする、新規のSTAR-RIS（同時に送信および反射を行う再構成可能インテリジェント表面）アーキテクチャを提案する。
• 所望信号を強調し、同セル干渉を抑制するためのRIS位相シフトを統合最適化するSSECB設計を導入する。
• SEB（信号強調）およびSCB（干渉キャンセリング）戦略からの知見を活用し、1つの最適化フレームワーク内で二重機能を達成する。
• 各ユーザーにおける信号対干渉加法ノイズ比（SINR）を最大化するために、共同ビームフォーミングとRIS位相シフト最適化を採用する。
• 高い空間分解能と優れた干渉ナリング能力を実現するため、多数のRIS素子を活用する。
• 制約付き位相シフト設計を通じて、信号強調と干渉キャンセリングのバランスを取る統一最適化問題を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1つのRIS設計が、NOMA-CoMPネットワークにおいて所望信号の強調と同セル干渉のキャンセリングを同時に実現できるか？
• RQ2 提案されたSSECB設計は、従来のSEBおよびSCB手法と比較して、干渉抑制および信号利得の観点でどのように性能が向上するか？
• RQ3 RIS素子数の増加が、信号強調と干渉キャンセリングの統合的効果に与える影響は何か？
• RQ4 提案されたSSECBフレームワークでは、完全な同セル干渉キャンセリングが達成可能か？

主な発見

• RIS素子数が十分に大きい場合、提案されたSSECB設計は完全な同セル干渉キャンセリングを達成する。
• 最適化されたRIS位相シフトが提供する構成的ビームフォーミング利得のおかげで、所望信号が同時に強調される。
• SSECB設計は、従来のSEBおよびSCB設計と比較して、システムのスペクトル効率およびユーザーの公平性において優れた性能を示す。
• シミュレーション結果から、信号強調と干渉キャンセリングの共同最適化が、NOMA-CoMPネットワークにおける顕著な性能向上をもたらすことが確認された。