طراحی گیرنده مقاوم نسبت به خطای تخمین کانال در سیستم MIMO-NOMA

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر - دانشگاه صنعتی مالک اشتر - تهران - ایران

چکیده

یکی از روش های دستیابی غیر متعامد، روش NOMA می باشد که به عنوان یک روش دستیابی با کارآیی طیفی بالا به شمار می‌رود. جهت دستیابی به ظرفیت و بهره طیفی بالاتر، ترکیب روش NOMA و سیستم MIMO تحت عنوان سیستم MIMO-NOMA برای مخابرات سیار نسل پنجم پیشنهاد شده است. عملکرد سیستم‌های مخابراتی به ویژه سیستم MIMO-NOMA تا اندازه زیادی وابسته به دقت تخمین کانال است به گونه‌ای که بازدهی سیستم در حضور خطای تخمین کانال کاهش چشمگیری می‌‌یابد. در این مقاله اثر خطای تخمین کانال بر سیستم MIMO-NOMA در لینک فروسو بررسی و آشکارساز جدیدی جهت بهبود عملکرد این سیستم در حضور خطای تخمین کانال ارائه می‌گردد. آشکارساز پیشنهادی در سه گام اثر خطای تخمین کانال و تداخل سیگنال کاربران بر داده دریافتی را تقلیل می‌دهد. نتایج شبیه سازی بیانگر آن است که آشکارساز پیشنهادی در مقایسه با : آشکارساز MMSE برای کاربر دور، و آشکارساز MMSE-SIC برای کاربر نزدیک، می‌تواند احتمال خطا را به نحو قابل ملاحظه‌ای کاهش داده و موجب بهبود عملکرد سیستم MIMO-NOMA در حضور خطای تخمین کانال ‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Design robust receiver against channel estimation error in MIMO-NOMA system

نویسندگان [English]

  • Naimeh mozafarzadeh
  • Hossein Khaleghi Bizaki
Faculty of Electrical and Computer Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

One of the non-orthogonal access techniques is non-orthogonal multiple access (NOMA) that is known as an access technique with high spectral efficiency. The combination of NOMA technique and MIMO system which is called MIMO-NOMA system has been offered in order to achieve higher capacity and spectral gain for 5G mobile communication. The performance of communication systems especially MIMO-NOMA system, significantly depends on channel estimation accuracy as the system efficiency decrease dramatically in the presence of channel estimation error. In this paper, the channel estimation error effect in downlink MIMO-NOMA system is investigated and a new detector which aims to improve the performance of system is proposed despite the channel estimation error. The proposed detector decreases both the effects of channel estimation error and the interference of user in three steps. Simulation results indicate that the proposed detector decreases the error probability and improves the system performance compared to that of the MMSE detector for far user and MMSE-SIC detector for near user considerably.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Non-orthogonal multiple access(NOMA)
  • MIMO-NOMA system
  • successive interference cancellation(SIC) receiver
  • 5G mobile communication
  • Channel Estimation Error
[1] سید محمد رضوی‌زاده، « نسل پنجم:  تحول یا تکامل ؟ »، مجله گروه علمی- تحلیلی طیف برق دانشگاه علم و صنعت، شماره 44، 48-51، مرداد 1393.
[2] Kara and H. Kaya, “BER performances of downlink and uplink NOMA in the presence of SIC errors over fading channels,” IET Commun. , vol.12, no.15, pp. 1834–1844, sep2018.
[3] S. Yeom, H. S. Jang, K. S. Ko, and B. C. Jung, “BER Performance of Uplink NOMA with Joint Maximum-Likelihood Detector,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol.68, no.10, pp. 10 295–10 300, 2019
[4] Assaf, A. Al-Dweik, M. E. Moursi, and H. Zeineldin, “Exact BER Performance Analysis for Downlink NOMA Systems Over Nakagami- $m$ Fading Channels,” IEEE Access, vol. 7, pp. 134 539–134 555, 2019.
[5] Bariah, S. Muhaidat, and A. Al-Dweik, “Error Probability Analysis of Non-Orthogonal Multiple Access over Nakagami-m Fading Channels,”IEEE Trans. Commun., vol. 67, no. 2, pp. 1586–1599, feb 2019.
[6] Kara and H. Kaya, “Error Probability Analysis of NOMA-Based Diamond Relaying Network,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 69, no. 2, pp. 2280–2285, feb 2020.
[7] Kara and H. Kaya, “Error performance of NOMA-based Cooperative Relaying Systems and Power Optimization for MBER,” IEEE Comm. Lett., submitted
[8] Zheng, Q. Zhang, and J. Qin, “Average Block Error Rate of Downlink NOMA Short-Packet Communication Systems in Nakagami-$m$ Fading Channels,” IEEE Commun. Lett., vol. 23, no. 10, pp. 1712–1716, 2019.
[9] KARA, H. KAYA, “Error Probability Analysis of Non-Orthogonal Multiple Access with Channel Estimation Errors”, Conference Paper, Dec 2020.
Wei, Y. Jinhong, D.W. Kwan Ng, M. Elkashlan and Z. Ding, “A Survey of Downlink Non-orthogonal Multiple Access for 5G Wireless Communication Networks”, ZTE Commun, vol.32, no.6, pp.1065-1082, Jun2014.
Su, H. Yu, W. Kim, C. Choi, D. Choi, “Interference cancellation for Non-orthogonal multiple access used in future wireless mobile networks”, EURASIP J. Wireless Commun. Netw, vol.2016, no.1, pp.231-243, Dec.2016.
مهرزاد بیغش، «آشکارسازی سمبل‌های ارسالی در سیستم‌های مخابرات بی‌سیم MIMO در حضور خطای تخمین کانال»،   چهاردهمین کنفرانس مهندسی برق ایران، تهران-دانشگاه صنعتی امیر کبیر، 1385.
Tan, J. Zhou, and J. Qin, “Novel channel estimation for non-orthogonal multiple access systems”, IEEE Signal Process. Lett, vol.23, no.12, pp.1781-1785, Dec.2016.
Yang, Z. Ding, P. Fan, G.K. Karagiannidis, “On the performance of non-orthogonal multiple access system with partial channel information”, IEEE Trance.Commun, vol.64,no.2, pp.654-667, Feb2016
Nonaka, A. Benjebbour, K. Higuchi, “System-Level Throughput of NOMA Using Intra-beam Superposition Coding and SIC in MIMO Downlink When Channel Estimation Error Exists”, Proc.IEEE Int.Conf.onCommun.System,pp.202-206, Nov2014.
Su and H.F. Yu, “Non-orthogonal Multiple Access With Practical Interference Cancellation for MIMO System”, IT Convergence Practice (INPRA), vol.3, no.4, pp.34-40, Dec. 2015.
Cai, C. Chen, L. Bai, Y. Jin, J. Choi, “User Selection and Power Allocation Schemes for Downlink NOMA Systems with Imperfect CSI”, Proc.2016 IEEE VTC-FALL, IEEE 84th , pp.1-5, Sep.2016.
Zhang, Q. Li, J. Qin, “Robust beamforming for non-orthogonal multiple access systems in MISO channels,” IEEE Trans. Veh. Technol, vol.65, no.12, pp.10231-10236, Dec.2016.
B. Petersen, M.S Pedersen, The matrix cookbook, nov2012,[online]Available:http://matrixcookbook.com
Tse, P. Viswanath, Fundamentals of wireless communication. Cambridge university press, 2005.