With the rapid proliferation of smart devices in wireless networks, more powerful technologies are expected to fulfill the network requirements of high throughput, massive connectivity, and diversify quality of service. To this end, rate splitting multiple access (RSMA) is proposed as a promising solution to improve spectral efficiency and provide better fairness for the next-generation mobile networks. In this paper, the outage performance of uplink RSMA transmission with randomly deployed users is investigated, taking both user scheduling schemes and power allocation strategies into consideration. Specifically, the greedy user scheduling (GUS) and cumulative distribution function (CDF) based user scheduling (CUS) schemes are considered, which could maximize the rate performance and guarantee scheduling fairness, respectively. Meanwhile, we re-investigate cognitive power allocation (CPA) strategy, and propose a new rate fairness-oriented power allocation (FPA) strategy to enhance the scheduled users' rate fairness. By employing order statistics and stochastic geometry, an analytical expression of the outage probability for each scheduling scheme combining power allocation is derived to characterize the performance. To get more insights, the achieved diversity order of each scheme is also derived. Theoretical results demonstrate that both GUS and CUS schemes applying CPA or FPA strategy can achieve full diversity orders, and the application of CPA strategy in RSMA can effectively eliminate the secondary user's diversity order constraint from the primary user. Simulation results corroborate the accuracy of the analytical expressions, and show that the proposed FPA strategy can achieve excellent rate fairness performance in high signal-to-noise ratio region.


翻译:随着智能设备在无线网络中的快速普及,更强大的技术被期望满足高吞吐量、海量连接和多样化的服务质量等网络要求。为此,引入了速率分裂多址接入(RSMA)作为提高光谱效率和提供更好公平性的下一代移动网络的有望解决方案。本文研究了具有随机部署用户的上行RSMA传输的时延性能,考虑了用户调度方案和功率分配策略两个方面。具体来说,我们考虑了既能最大化速率性能又能保证调度公平的贪心用户调度(GUS)和累积分布函数(CDF)用户调度(CUS)策略,同时,重新研究了认知功率分配(CPA)策略,并提出了一种新的速率公平性导向的功率分配(FPA)策略,以增强已调度用户的速率公平性。通过采用排序统计和随机几何方法,导出了每种调度方案组合功率分配的时延概率的解析表达式来表征性能。为了更好地了解性能,还导出了每个方案的实现分集阶。理论结果表明,在采用CPA或FPA策略的GUS和CUS方案中均能实现全分集阶,RSMA中应用CPA策略可以有效消除从主用户获取的次要用户的分集阶限制。仿真结果证实了分析表达式的准确性,并表明所提出的FPA策略在高信噪比区域展现了优异的速率公平性能。

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