In this paper, we investigate the energy-efficient resource allocation problem in an uplink non-orthogonal multiple access (NOMA) millimeter wave system, where the fully-connected-based sparse radio frequency chain antenna structure is applied at the base station (BS). To relieve the pilot overhead for channel estimation, we propose a codebook-based analog beam design scheme, which only requires to obtain the equivalent channel gain. On this basis, users belonging to the same analog beam are served via NOMA. Meanwhile, an advanced NOMA decoding scheme is proposed by exploiting the global information available at the BS. Under predefined minimum rate and maximum transmit power constraints for each user, we formulate a max-min user energy efficiency (EE) optimization problem by jointly optimizing the detection matrix at the BS and transmit power at the users. We first transform the original fractional objective function into a subtractive one. Then, we propose a two-loop iterative algorithm to solve the reformulated problem. Specifically, the inner loop updates the detection matrix and transmit power iteratively, while the outer loop adopts the bi-section method. Meanwhile, to decrease the complexity of the inner loop, we propose a zero-forcing (ZF)-based iterative algorithm, where the detection matrix is designed via the ZF technique. Finally, simulation results show that the proposed schemes obtain a better performance in terms of spectral efficiency and EE than the conventional schemes.

中文翻译：

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用于上行链路毫米波 MIMO-NOMA 系统的基于码本的最大-最小能效资源分配

在本文中，我们研究了上行非正交多址 (NOMA) 毫米波系统中的节能资源分配问题，其中基于全连接的稀疏射频链天线结构应用于基站 (BS) . 为了减轻信道估计的导频开销，我们提出了一种基于码本的模拟波束设计方案，该方案只需要获得等效的信道增益。在此基础上，属于同一模拟波束的用户通过 NOMA 进行服务。同时，通过利用在 BS 可用的全局信息，提出了一种先进的 NOMA 解码方案。在为每个用户预定义的最小速率和最大发射功率约束下，我们通过联合优化基站的检测矩阵和用户的发射功率来制定最大-最小用户能量效率 (EE) 优化问题。我们首先将原始分数目标函数转换为减法目标函数。然后，我们提出了一种双循环迭代算法来解决重新制定的问题。具体来说，内环迭代更新检测矩阵和发射功率，而外环采用二分法。同时，为了降低内循环的复杂度，我们提出了一种基于迫零（ZF）的迭代算法，其中检测矩阵是通过 ZF 技术设计的。最后，仿真结果表明，所提出的方案在频谱效率和能效方面比传统方案获得了更好的性能。我们首先将原始分数目标函数转换为减法目标函数。然后，我们提出了一种双循环迭代算法来解决重新制定的问题。具体来说，内环迭代更新检测矩阵和发射功率，而外环采用二分法。同时，为了降低内循环的复杂度，我们提出了一种基于迫零（ZF）的迭代算法，其中检测矩阵是通过 ZF 技术设计的。最后，仿真结果表明，所提出的方案在频谱效率和能效方面比传统方案获得了更好的性能。我们首先将原始分数目标函数转换为减法目标函数。然后，我们提出了一种双循环迭代算法来解决重新制定的问题。具体来说，内环迭代更新检测矩阵和发射功率，而外环采用二分法。同时，为了降低内循环的复杂度，我们提出了一种基于迫零（ZF）的迭代算法，其中检测矩阵是通过 ZF 技术设计的。最后，仿真结果表明，所提出的方案在频谱效率和能效方面比传统方案获得了更好的性能。而外环采用二分法。同时，为了降低内循环的复杂度，我们提出了一种基于迫零（ZF）的迭代算法，其中检测矩阵是通过 ZF 技术设计的。最后，仿真结果表明，所提出的方案在频谱效率和能效方面比传统方案获得了更好的性能。而外环采用二分法。同时，为了降低内循环的复杂度，我们提出了一种基于迫零（ZF）的迭代算法，其中检测矩阵是通过 ZF 技术设计的。最后，仿真结果表明，所提出的方案在频谱效率和能效方面比传统方案获得了更好的性能。