[논문 리뷰] A Jointly Design for STAR-RIS enhanced NOMA-CoMP Networks: A Simultaneously-Signal-Enhancement-and-Cancellation-based (SSECB) Design

Tianwei Hou, Jun Wang외 4명|arXiv (Cornell University)|2021. 05. 02.

Advanced Wireless Communication Technologies참고 문헌 15인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 스타일러링된 RIS를 활용한 NOMA-CoMP 네트워크에서 동시에 신호 강화와 간섭 제거를 기반으로 한(SSECB) 설계를 제안한다. 이는 지능형 표면 최적화를 통해 수신 신호의 향상과 이웃 세포 간 간섭의 제거를 동시에 실현한다. 시뮬레이션 결과는 완벽한 이웃 세포 간 간섭 제거와 뚜렷한 신호 이득을 보이며, 기존의 SEB 및 SCB 방법보다 뛰어난 성능을 확보함을 보여준다.

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.

연구 동기 및 목표

• 지능형 반사 표면을 활용한 NOMA-CoMP 네트워크에서 이웃 세포 간 간섭과 약한 신호 세기 문제를 해결하기 위해.
• 수신 신호 강화와 이웃 세포 간 간섭 제거를 동시에 수행하는 통합된 RIS 설계를 개발하기 위해.
• 기존의 신호 강화 기반(SEB) 및 간섭 제거 기반(SCB) RIS 설계의 한계를 극복하기 위해 두 기능을 통합하기 위해.
• 다중 사용자, 다중 세포 환경에서의 NOMA-CoMP 시나리오에서 스펙트럼 효율성 향상과 사용자 공정성 향상을 달성하기 위해.

제안 방법

• NOMA-CoMP 네트워크에서 반사 및 전송 기능을 모두 지원하는 새로운 STAR-RIS(Simultaneously Transmitting and Reflecting Reconfigurable Intelligent Surface) 아키텍처를 제안한다.
• 수신 신호 강화와 이웃 세포 간 간섭 제거를 동시에 최적화하기 위해 RIS 위상 이동을 공동으로 조정하는 SSECB 설계를 도입한다.
• SEB(신호 강화) 및 SCB(간섭 제거) 전략의 통찰을 융합하여 단일 최적화 프레임워크 내에서 이중 기능을 달성한다.
• 각 사용자에서의 신호 대 간섭 및 노이즈 비율(SINR)을 최대화하기 위해 공동 범프포밍 및 RIS 위상 이동 최적화를 활용한다.
• 높은 공간 해상도와 향상된 간섭 제거 능력을 확보하기 위해 많은 수의 RIS 요소를 활용한다.
• 제약 조건이 부여된 위상 이동 설계를 통해 신호 강화와 간섭 제거의 균형을 이루는 통합 최적화 문제를 유도한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 단일 RIS 설계가 NOMA-CoMP 네트워크에서 수신 신호 강화와 이웃 세포 간 간섭 제거를 동시에 수행할 수 있는가?
• RQ2 제안된 SSECB 설계의 성능은 기존의 SEB 및 SCB 방법에 비해 간섭 제거 능력과 신호 이득 측면에서 어떻게 비교되는가?
• RQ3 RIS 요소의 수가 증가할 경우, 동시에 신호 강화와 간섭 제거의 효과에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 제안된 SSECB 프레임워크를 통해 완벽한 이웃 세포 간 간섭 제거가 달성 가능한가?

주요 결과

• RIS 요소의 수가 충분히 많을 경우, 제안된 SSECB 설계는 완벽한 이웃 세포 간 간섭 제거를 달성한다.
• 최적화된 RIS 위상 이동으로 인한 건설적 범프포밍 이득 덕분에 수신 신호가 동시에 강화된다.
• SSECB 설계는 기존의 SEB 및 SCB 설계보다 시스템 스펙트럼 효율성과 사용자 공정성 측면에서 뛰어난 성능을 보인다.
• 시뮬레이션 결과는 신호 강화와 간섭 제거의 공동 최적화가 NOMA-CoMP 네트워크에서 뚜렷한 성능 향상을 이끌어낸다는 것을 확인한다.