有限码长域下针对多用户大规模MIMO系统速率优化的高效功率分配算法

来源：电子与信息学报杂志2025年第1期北京时间：

作者：胡钰林, 肖志成, 徐浩

单位：武汉大学电子信息学院 武汉 430000

摘要：第六代(6G)移动通信网络需要为大规模节点提供高可靠低时延通信(URLLC)服务。为此，该文针对多用户大规模多输入多输出(MIMO)技术辅助的URLLC下行通信场景，基于有限码长( FBL)域理论表征系统性能，以用户速率公平性为目标，提出一种高效的功率分配算法。具体而言，该文首先针对传统MIMO中基于全局奇异值分解(SVD)的线性预编码方案复杂度高、不能兼顾用户公平性等问题，设计基于局部SVD的预编码方案，以相对较低的复杂度实现对MIMO用户间干扰和用户内干扰的有效抑制。其次，该文以功率分配因子为优化变量、以最大化最小用户速率(MMR)为目标构建优化问题。为解决所构建的高维变量耦合非凸问题，该文通过引入辅助变量、分段McCormick包络将目标函数中香农容量相关项凸松弛处理，实现MMR问题重构。进而该文提出基于连续凸近似(SCA)的优化算法有效求解MMR问题。仿真结果验证了所提优化算法的收敛性与准确性，同时也表明所提优化方案相比于现有方案在系统MMR性能和鲁棒性上均具有优势。

关键词：超可靠低时延通信(URLLC), 多用户MIMO, 有限码长(FBL), 连续凸近似(SCA)

基金资助：国家重点研发计划(2023YFE0206600)