МОДЕЛЬ УДОСКОНАЛЕНОГО АЛГОРИТМУ NOMA НА ОСНОВІ РЕТРАНСЛЯЦІЇ І МОДУЛЯЦІЇ

Анотація

Для успішного впровадження мереж мобільного зв’язку у спектральному діапазоні 30–300 ГГц необхідно вирішити кілька проблем, пов’язаних із кінцевими абонентськими пристроями. І однією з головних проблем є блокування невеликих об’єктів передачі прямої видимості. Шляхами вирішення цієї задачі є ущільнення стільникової інфраструктури терагерцового діапазону за допомогою рухомих вузлів мобільного зв’язку,
а також застосування одночасного підключення абонентських терміналів до двох і більше стільників одночасно [1; 2].

У цій роботі пропонується для рішення такої задачі удосконалений алгоритм NOMA на основі ретрансляції і модуляції під назвою М-СО-NOMA. На відміну від відомих він відрізняється тим, що, по-перше, перед випромінюванням у радіоефір у першому часовому слоті проводиться кластеризація термінальних пристроїв у зоні обслуговування базової станції мобільної мережі із застосуванням алгоритму оцінки фрактальної розмірності і, по-друге, при формуванні загального транспортного сигналу для термінальних пристроїв абонентів базова станція модулює сигнали віддалених користувачів на квадратурну, а сигнали ближніх користувачів на реальній складовій сузір’я QPSK.

Запропонований удосконалений алгоритм М-СО-NOMA забезпечує усунення основних завад NOMA, ввівши ортогональність на стадії підготовки сигналу замість включення її в спектр. Показано, що пропонований удосконалений алгоритм ефективний за такими показниками, як зниження SER, обчислювальної складності, завад порівняно зі звичайним NOMA.

Крім того, інтегроване рішення на базі M-NOMA та СО-NOMA дозволило отримати нові інноваційні можливості по забезпеченню передачі даних при блокуванні прямої передачі в терагерцовому діапазоні частот завдяки допоміжній ретрансляції сигналів між абонентами. Розрахунок інформаційної ефективності розробленого інтегрованого рішення показав, що для систем з NOMA та М-СО-NOMA цей показник дорівнює відповідно 4,50е^-2 та 6,00 е^-2. Отже, розраховане значення інформаційної ефективності системи М-СО-NOMA в 1,5 рази більше, ніж у NOMA.

`

Посилання

1. 3GPP TS 37.340 V15.2.0: NR: Multi-connectivity; Overall description, Rel. 15- 2018. URL: https://www.3gpp.org/ /ftp/Specs/archive/37_series/37.340/ (date accessed: 31.07.2019).
2. Moltchanov D. Improving Session Continuity with Bandwidth Reservation in mmWave Communications / D. Moltchanov, A. Samuylov, V. Petrov et al. IEEE Wireless Communications Letters. 2018. No. 7. P. 1–4.
3. СайкоВ. Г. Мережі мобільного зв’язку нового покоління 4G/5G/6G: монографія / В. Г. Сайко, Р. С. Одарченко, А. О. Абакумова, Т. М. Наритник, В. С. Наконечний, В. М. Домрачев, С. В. Толюпа, В. Ю. Заблоцький, П. Ф. Баховський. К.: ТОВ «Про формат», 2021. 200 с.
4. Сайко В., Наритник Т. Модель побудови бездротової терагерцової мережі з підвищеною надійністю зв’язку. International Science Journal of Engineering & Agriculture. 2023. № 2 (2). С. 166–181. URL:https://doi.org/10.46299/j.isjea.20230202.16 (дата звернення: 10.03.2024).
5. Бакулин М. Г. Технология NOMA с кодовым разделением в 3GPP: 5G или 6G. Т-Соmm: Телекоммуникации и транспорт. 2022. Том 16. С. 4–14.
6. Arachchillage, U. S. S. S., Jayakody, D. N. K., Biswash, S. K., Dinis, R. Samaratunge. Recent Advances and Future Challenges in Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA). Іn IEEE 87th Vehicular Technology Conference (WS). Porto, Portugal, 2018.
7. 7. RappaportS. 6G and beyond: Terahertz communications and sensing. 2019 Brooklyn 5G Summit Keynote, Apr. 2019. [Online]. Available: URL: https://ieeetv.ieee.org/conference-highlights/keynote-tedrappaport-terahertz-communication-b5gs-2019? (date accessed: 10.01.2024).
8. ZhangN., Wang J., Kang G., Liu Y. Uplink Non-orthogonal Multiple Access in 5G Systems. IEEE Communications Letters. Mar. 2016. Vol. 20. No. 3. P. 458–461.
9. El-Sayed M. M., Ibrahim A. S., Khairy M. M. Power allocation strategies for Non-Orthogonal Multiple Access. In International Conference on Selected Topics in Mobile and Wireless Networking (MoWNeT), Cairo, 2016.
10. Ding Z., Liu Y., Choi J., Sun Q., Elkashlan M., Chih-Lin I., Poor H. V. Application of Non-Orthogonal Multiple Access in LTE and 5G Networks. IEEE Communications Magazine. Feb. 2017. Vol. 55. No. 2. P. 185–191.
11. Benjebbour A., Saito K., Li A., Kishiyama Y., Nakamura T. Non- orthogonal multiple access (NOMA): Concept, performance evaluation and experimental trials. In International Conference on Wireless Networks and Mobile Communications (WINCOM), Marrakech, 2015.
12. Islam S. R., Avazov N., Dobre O. A., Kwak K. S. Power-Domain Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) in 5G Systems: Potentials and Challenges. IEEE Communications Surveys and Tutorials. Second quarter 2017. Vol. 19. No. 2. P. 721–742.
13. Jamal M. N., Hassan S. A., Jayakody D. N. K. A New Approach to Cooperative NOMA Using Distributed Space Time Block Coding. In IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC), Montreal, 2017.
14. Qureshi S., Hassan S. A., Jayakody D. N. K. Divide-and-Allocate: An Uplink Successive Bandwidth Division NOMA System. Transactions on emerging telecommunications technologies. 19 Jun. 2012. Vol. 2. No. 10.
15. Xu P., Yuan Y., Ding Z., Dai X., Schober R. On the Outage Performance of Non-Orthogonal Multiple Access With 1-bit Feedback. IEEE Transactions on Wireless Communications. Oct. 2016. Vol. 15. No. 10. P. 6716–6730.
16. Wang Z., Cao J. NOMA-Based Spatial Modulation. IEEE Access. 2017. Vol. 5. P. 3790–3800.
17. Zhong C., Hu X., Chen X., Ng D. W. K., Zhang Z. Spatial Modulation Assisted Multi-Antenna Non-Orthogonal Multiple Access. IEEE Wireless Communications. April 2018. Vol. 25. No. 2. P. 61–67.
18. Wang X., Wang J., He L., Song J. Spectral Efficiency Analysis for Downlink NOMA Aided Spatial Modulation With Finite Alphabet Inputs. IEEE Transactions on Vehicular Technology. Nov. 2017. Vol. 66. No. 11. P. 10562–10566.
19. Ding Z., Lei X., Karagiannidis G. K., Schober R., Yuan J., Bhargava V. K. A Survey on Non-Orthogonal Multiple Access for 5G Networks: Research Challenges and Future Trends. IEEE Journal on Selected Areas in Communications. Oct. 2017. Vol. 35. No. 10. P. 2181–2195.
20. Ding Z., Yang Z., Fan P., Poor H. V. On the Performance of Non-Orthogonal Multiple Access in 5G Systems with Randomly Deployed Users. IEEE Signal Processing Letters. Dec. 2014. Vol. 21. No. 12. P.1501–1505.
21. Shahab M. B., Shin S. Y. On the Performance of a Virtual User-pairing Scheme to Efficiently Utilize the Spectrum of Unpaired Users in NOMA. Physical Communication. Dec. 2017. Vol. 25. P. 492–501.
22. МорозовА. Д. Введение в теорию фракталов. М.: Институт компьютерных исследований, 2002. 160 с.
23. Берж К. Теория графов и ее применение. М.: Издательство иностранной литературы, 1962. 320 с.
24. Снитюк В. Є. Прогнозування. Моделі. Методи. Алгоритми. К.: Маклаут, 2008. 364 с.