Driven by the explosive growth of Internet of Things (IoT) devices with stringent requirements on latency and reliability, ultra-reliability and low latency communication (uRLLC) has become one of the three key communication scenarios for the fifth generation (5G) and beyond 5G communication systems. In this paper, we focus on the beamforming design problem for the downlink multiuser uRLLC systems. Since the strict demand on the reliability and latency, in general, short packet transmission is a favorable form for uRLLC systems, which indicates the literature Shannon's capacity formula is no longer applicable. With the finite blocklength transmission, the achievable delivery rate is greatly influenced by the reliability and latency. Using the developed achievable delivery rate formula for finite blocklength transmission, we respectively formulate the problems of interest as the weighted sum rate maximization, energy efficiency maximization, and user fairness optimization by considering the maximum allowable transmission power and minimum rate requirement. It's worthy pointing out that this is the first work to design the beamforming vectors for the downlink multiuser uRLLC systems. To address these non-convex problems, some important insights have been discovered by analyzing the function of achievable delivery rate. For example, the minimum rate requirement can be realized by low bounded the signal-to-interference-plus-noise ratio. Based on the discovered results, we provide algorithms to optimize the beamforming vectors and power allocation, which are guaranteed to converge to a local optimum solution of the formulated problems with low computational complexity. Our simulation results reveal that our proposed beamforming algorithms outperform the zero-forcing beamforming algorithm with equal power allocation widely used in the existing literatures.


翻译:由对延时和可靠性有严格要求的超可靠性和低延迟通信(URLLC)的Tings(IOT)装置的爆炸性增长驱动,超可靠性和低延迟通信(URLLC)已成为第五代(5G)和5G(5G)以上通信系统的三大关键通信情景之一。在本文中,我们侧重于对低链接多用户 URLLC 系统的光束化设计问题。由于对可靠性和静态的严格要求,一般而言,短包传输是URLLC 系统的一种有利形式,这表明文献香农的能力公式不再适用。随着有限整流分配,可实现的交付率受到可靠性和延时度的极大影响。使用发达的可实现交付率公式,我们分别通过考虑最大允许传输力和最低利率的要求来提出利息优化。值得指出的是,这是设计某些将下连接的多用户 URLLC 能力公式的容量公式,我们提出的最低递后期分配率交付率交付率的交付率将大大地影响。 将我们这些不测为可实现的信号变的系统。

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