Aşağı-hat MIMO-NOMA sistemlerinin max-max-max ve max-min-max anten seçim algoritmaları ile rayleigh kanallarda performans analizi

Yüksek spektral verimlilik sağlamak gibi vaatleri olan 5G yeni nesil haberleşme teknolojisi için ortaya atılmış dikgen olmayan çoklu erişim (NOMA) tekniği son zamanlarda araştırmaların kilit noktası olmuştur. NOMA tekniği heterojen yapıya sahip olmasından dolayı yüksek veri hızı sağlayan çok-giriş çok-çıkış (MIMO) tekniği ile bütünleştirilmiştir. Elde edilen bu yapı sayesinde veriler daha az hatalı ve hızlı olarak alıcıya ulaşmaktadır. Ancak birden fazla anten olması birden fazla da radyo frekans-RF zincirine ihtiyacı doğurmaktadır. Bu da yüksek maliyet, sistem karmaşıklığı ve fazla güç tüketimi demektir. Bu sorunu ortadan kaldırmak veya minimize etmek amacıyla antenler arasında seçim ile iletim bu makalenin çalışma konusu olmuştur. Önerilen max-max-max ve max-min-max anten seçim algoritmaları kullanılarak BER, kesinti olasılığı ve kapasite analizleri yapılmıştır. Yapılan sonuçlardan uzaklığın ve kanal katsayısının anten seçimine etki ettiği ve performanslarda farklılığa neden olduğu ortaya konulmuştur.

Anahtar Kelimeler:

5G, NOMA, MIMO, anten seçimi, BER

PDF

___

[1] Kızılımak R. Ç., Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) for 5G Networks, Towards 5G Wireless Networks-A Physical Layer Perspective, Editör: Hossein Khaleghi Bizaki, InTech, Rijeka, 83-98, 2016.
[2] Dai L., Wang B., Yuan Y., Han S., Chih-Lin I., Wang Z., Non-Orthogonal Multiple Access for 5G: Solutions, Challenges, Opportunities, and Future Research Trends, IEEE Communications Magazine, 53(9), 74-81, 2015.
[3] Kara F., Kaya H., Dikgen Olmayan Çoklu Erişim (NOMA): Gelecek Nesil Radyo Erişim Ağlarında Kitlesel Erişimin ve Spektral Verimliliğin Sağlanması için Çözüm, Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, 9(1), 2019.
[4] Aldababsa M., Toka M., Gökçeli S., Kurt G. K., Kucur O., A Tutorial on Nonorthogonal Multiple Access for 5G and Beyond, Wireless Communications and Mobile Computing, 2018, 24, 2018.
[5] Maatouk A., Assaad M., Ephremides A., Minimizing The Age of Information: NOMA or OMA?, IEEE Conference on Computer Communications Workshops (INFOCOM WKSHPS), Paris-Fransa, 102-108, 29 Nisan-2 Mayıs, 2019.
[6] Ding Z., Liu Y., Choi J., Sun Q., Elkashlan M., Chih-Lin I., Vincent H., Application of Non-Orthogonal Multiple Access in LTE and 5G Networks, IEEE Communications Magazine, 55(2), 185-191, 2017.
[7] Dai L., Wang B., Ding Z., Wang Z., Chen S., Hanzo L., A Survey of Non-Orthogonal Multiple Access for 5G, IEEE Communications Surveys & Tutorials, 20(3), 2294 – 2323, 2018.
[8] Saito Y., Kishiyama Y., Benjebbour A., Nakamura T., Li A., Higuchi K., Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) for Cellular Future Radio Access, IEEE 77th Vehicular Technology Conference (VTC Spring), Dresden-Almanya, 1-5, 2-5 Haziran, 2013.
[9] Ding Z., Peng M., Poor H. V., Cooperative Non-Orthogonal Multiple Access in 5G Systems, IEEE Communications Letters, 19(8), 1462- 1465, 2015.
[10] Sun Y., Ding Z., Dai X., Karagiannidis G., A Novel Network NOMA Scheme for Downlink Coordinated Three-Point Systems, arXiv:1708.06498 [cs.IT], [Online]. https://arxiv.org/pdf/1708.06498.pdf, Dec 2017.
[11] Islam R. S. M., Zeng M., Dobre O. A., Kwak K. S., Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA): How It Meets 5G and Beyond, Hoboken, NJ, USA: Wiley, 2019.
[12] Liu Y., Qin Z., Elkashlan M., Ding Z., Nallanathan A., Hanzo L., Nonorthogonal Multiple Access for 5G and Beyond, Proceedings of the IEEE, 105(12), 2347 – 2381, 2017.
[13] Wang B., Wang K., Lu Z., Xie T., Quan J., Comparison Study of Non-Orthogonal Multiple Access Schemes for 5G, 2015 IEEE International Symposium on Broadband Multimedia Systems and Broadcasting, Ghent-Belçika, 1-5, 17-19 Haziran, 2015.
[14] Durak M. H., Ertuğ Ö., Compressed Sensing Based Multiuser Detection for Sparse Code Multiple Access, 27th Signal Processing and Communications Applications Conference (SIU), Sivas-Türkiye, 1-4, 24-26 Nisan, 2019.
[15] Tuna E. B., Karaerik K., Yaşar S., Sinop H., Tek Y. İ., Özen A., Investigation of the Effects of Different Codebooks on the Performance of Code Domain NOMA Systems, 28th Signal Processing and Communications Applications Conference (SIU), Online, 1-4, 5-7 Ekim, 2020.
[16] Yuan Z., Yu G., Li W., Yuan Y., Wang X., Xu J., Multi-User Shared Access for Internet of Things, IEEE 83rd Vehicular Technology Conference (VTC Spring), Nanjing-Çin, 1-5, 15-18 Mayıs, 2016.
[17] Göken Ç., Yılmaz A., Dizdar O., Evaluation of 5G New Radio Non-orthogonal Multiple Access Methods for Military Applications, arXiv preprint arXiv:1805.01125, 2018.
[18] Molish A. F., Win M. Z., MIMO Systems with Antenna Selection, IEEE Microwave Magazine, 5(1) , 46-56, 2004.
[19] Wang Q., Ge J., Li Q., Bu Q., Performance Analysis of NOMA for Multiple-Antenna Relaying Networks with Energy Harvesting over Nakagami-m Fading Channels, IEEE/CIC International Conference on Communications in China (ICCC), Qingdao-Çin, 1-5, 22-24 Ekim, 2017.
[20] Yu Y., Chen H., Li Y., Ding Z., Zhuo L., Antenna selection in MIMO Cognitive Radio-Inspired NOMA Systems, IEEE Communications Letters, 21(12), 2658 – 2661, 2017.
[21] Shrestha A. P., Han T., Bai Z., Kim J. M., Kwak K. S., Performance of Transmit Antenna Selection in Non-Orthogonal Multiple Access for 5G Systems, 8th International Conference on Ubiquitous and Future Networks (ICUFN), Vienna-Avusturya, 1031-1034, 5-8 Temmuz, 2016.
[22] Do N. T., Costa D. B., Duong T. Q., An B., Transmit Antenna Selection Schemes for MISO-NOMA Cooperative Downlink Transmissions with Hybrid SWIPT Protocol, IEEE International Conference on Communications in China (ICC), Paris-Fransa, 1-6, 21-25 Mayıs, 2017.
[23] Liu X., Wang X., Efficient Antenna Selection and User Scheduling in 5G Massive MIMO-NOMA System, IEEE 83rd Vehicular Technology Conference (VTC Spring), Nanjing-Çin, 1-5, 15-18 Mayıs, 2016.
[24] Guowei L., Sunqing S., Antenna Selection for Non-orthogonal Multiple Access with Space Time Block Codes, 8th International Conference on Information, Communication and Networks (ICICN), Xi'an-Çin, 141 – 145, 22-25 Ağustos, 2020.
[25] Al-Hussaibi W. A., Ali F. H., Efficient User Clustering, Receive Antenna Selection, and Power Allocation Algorithms for Massive MIMO-NOMA Systems, IEEE Access, 7, 1865 –31882, 2019. [26] Aldababsa M., Kucur O., Outage Performance of NOMA with TAS/MRC in Dual Hop AF Relaying Networks, 2017 Advances in Wireless and Optical Communications (RTUWO), Riga-Letonya, 137-141, 2-3 Kasım, 2017.
[27] Tran D. D., Tran H. V., Ha D. B., Kaddoum G., Secure Transmit Antenna Selection Protocol for MIMO NOMA Networks Over Nakagami-m Channels, IEEE Systems Journal, 14(1), 253-264, 2020.
[28] Yu Y., Chen H., Li Y., Ding Z., Song L., Vucetic B., Antenna Selection for MIMO Nonorthogonal Multiple Access Systems, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 67(4), 3158-3171, 2018.
[29] Li Q., Ge J., Wang Q., Bu Q., Joint Antenna Selection for MIMO-NOMA Networks Over Nakagami-m Fading Channels, IEEE/CIC International Conference on Communications in China (ICCC), Qingdao-Çin, 1-6, 22-24 Ekim, 2017.