ارائه آشکارساز چندآستانه برای سیستم دسترسی چندگانه غیرمتعامد فراسو به همراه محاسبه تحلیلی احتمال خطا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی برق-دانشکده فنی و مهندسی-دانشگاه اصفهان–اصفهان

2 گروه برق - دانشکده فنی - دانشگاه اصفهان

چکیده

در این مقاله، آشکارساز چندآستانه برای سیگنال‌های سیستم دسترسی چندگانه غیرمتعامد فراسو در کانال محوشدگی رایسی ارائه شده است. سیستم دسترسی چندگانه غیر متعامد با استفاده از اصل برهم‌نهی می‌تواند، منابع را به‌طور مشترک در اختیار چند کاربر قرار دهد که باعث بهبود ظرفیت سیستم و کارایی طیفی می‌شود‌. در اینجا روش آشکارساز چندآستانه در مقابل روش آشکارساز حذف تداخل متوالی پیشنهاد می‌شود. روش چندآستانه سیگنال کاربران را مستقیما و بدون آشکارسازی سیگنال دیگر کاربرها آشکارسازی می‌کند. همچنین مناطق تصمیم‌گیری آشکارساز چندآستانه برای آشکارسازی سیگنال دریافت‌شده در ایستگاه پایه را به دست‌می‌آوریم. سپس عبارت تحلیلی احتمال خطا را برای روش‌های چندآستانه و حذف تداخل متوالی محاسبه می‌کنیم. نهایتا نتایج حاصل از محاسبات تحلیلی با نتایج حاصل از شبیه‌سازی مقایسه ‌شده و تطبیق آن‌ها برای تایید عبارات نظری هر دو روش ارائه شده‌است. نتایج به‌دست‌آمده از مقایسه دو روش آشکارساز چندآستانه و حذف تداخل متوالی نشان می‌دهد که آشکارساز چندآستانه در سیستم دسترسی چندگانه غیر متعامد فراسو کارایی بهتری نسبت به روش حذف تداخل متوالی دارد؛ زیرا آشکارساز چندآستانه دارای تاخیر و احتمال‌خطای کمتر نسبت به روش حذف تداخل متوالی است. احتمال خطای کمتر را در شبیه سازی ارائه شده و روابط تحلیل می توان مشاهده کرد. همچنین تاخیر کمتر از آن جهت است که روش چندآستانه سیگنال کاربرها را بدون اولویت و مستقیما می تواند آشکارسازی کند، اما روش حذف تداخل متوالی برای آشکارسازی کاربر ضعیف‌تر، باید کاربر قوی تر را آشکارسازی کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

A Multi-Threshold Detector for Uplink Non-Orthogonal Multiple Access Systems with Analytical Probability of Error Evaluation

نویسندگان [English]

  • Mohadese Bahari 1
  • Sayed Mohamad Saberali 2
1 Department of Electrical Engineering, University of Isfahan, Isfahan, Iran
2 Department of Electrical Engineering, University of Isfahan, Isfahan, Iran
چکیده [English]

In this paper, we modify the Multi-Threshold (MTh) Detector for detection of uplink non-orthogonal multiple access (NOMA) signals in the Ricean fading channels. Non-orthogonal multiple access system using the superposition principle can share resources to multiple users, which improves system capacity and spectral performance. The multi-threshold method is proposed as opposed to the successive interference cancellation (SIC) method. The multi-threshold method detects users' signals directly and without detecting other users' signals. We also obtain the MTh decision regions to detect the received signal at the base station (BS). Then, we compute the analytical probability of error (Pe) expression for the MTh and SIC methods. Computer simulations are performed which confirm the obtained analytic expressions.. The results obtained from the comparison of the MTh detector and SIC method shows that the performance of the MTh detector is superior to that of SIC in the uplink non-orthogonal multiple access system, because the MTh detector has less delay and probability of error than those of the SIC method. The better error probability of the MTh can be deduced from the simulation and analytic results. The MTh method has lower delay than SIC because it can detect every users' signals directly and without priority, while, the SIC method must detect the stronger users before detection of weaker users.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Multi-Threshold Detector
  • Non-Orthogonal Multiple Access
  • Uplink
  • Rician Fading

مراجع

[1] Kim, Y. Park, and D. Hong, “Partial Non-Orthogonal Multiple Access (P-NOMA),” IEEE Wireless Communications Letters, Vol. 8, No. 5, pp. 1377-1380, October 2019.
[2] Ding, M. Peng, and H. Vincent Poor, “Cooperative Non-Orthogonal Multiple Access in 5G Systems,” IEEE Communications Letters, Vol. 19, No. 8, pp. 1462-1465, August 2015.
[3] M. Saberali, and H. Amindavar, “Nonlinear Detector Design for CDMA Signals in the Presence of Unknown Interferers Using Maximum Entropy Method and Comparison with SIC,” IEEE Communications Letter, Vol. 18, No. 5, pp. 737-740, May 2014.
[4] M. Saberali, H. Amindavar, and A. R. Moghaddamjoo, “BER Calculation and Investigation of Optimal Single User Detector for a BPSK Signal Contaminated by Cochannel Interferer,” IEEE Communications Letters, Vol. 12, No. 10, pp. 705-707, October 2008.
[5] Wang, F. Labeau, L. Mei, “Closed-Form BER Expressions of QPSK Constellation for Uplink Non-Orthogonal Multiple Access,” IEEE Communications Letters, Vol. 21, No. 10, pp. 2242-2245, October 2017.
[6] Bartoli, N.C. Beaulieu, R. Fantacci, and D. Marabissi, “An Effective Multiuser Detection Scheme for MPR Random Access Networks,” IEEE Transactions on Communications, Vol. 65, No. 3, pp. 1119-1130, March 2017.
[7] Alinezhad Seyyedmahalleh, S.M. Saberali, F. Parvaresh, and M. Majidi, “On the Performance of ECF-based Multi-Threshold Receiver in NOMA Systems for Vehicular Communications with Unknow Impulsive Noise,” Vehicular Communications, Vol. 29, 2021.
[8] ع. تراب­زاده، م. مجیدی و م. باغانی، «بهبود بازدهی انرژی در شبکه­های فراسوی دسترسی چندگانه پویای متعامد و غیر متعامد»، مجله پردازش سیگنال پیشرفته، جلد 4، شماره 1، صفحات 27-17، بهار و تابستان 1399.
[9] ن. مظفرزاده و ح. خالقی بیزکی، «طراحی گیرنده مقاوم نسبت به خطای تخمین در سیستم MIMO-NOMA»، مجله پردازش سیگنال پیشرفته، جلد 5، شماره 1، صفحات 87-79، بهار و تابستان 1400.
[10] Liu and L. Yang, “Sparse or Dense: A Comparative Study of Code­-Domain NOMA System,” IEEE Transactions on Wireless Communications, Vol. 20, No. 8, August 2021.
[11] Analooei, S.M. Saberali, M. Majidi, “Multi-Threshold Detector with Fair Power Allocation Coefficients for NOMA Signals with Statistical CSI,” IEEE Communications Letter, Vol. 25, No. 12, pp. 3970-3974, December 2021.
[12] L. Shieh and Y. C. Huang, “A Simple Scheme for Realizing the Promised Gains of Downlink Nonorthogonal Multiple Access,” IEEE Transactions on Communications, Vol. 64, No. 4, pp. 1624-1635, April 2016.
[13] Xu, K. Cumanan, “Optimal Power Allocation Scheme for Non-Orthogonal Multiple Access with α-Fairness,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 35, No. 10, pp. 2357-2369, October 2017.
[14] L. Garcia, Probability, Statistics, and Random Processes for Electrical Engineering (3rd Edition), Pearson Prentice Hall, Upper saddle River, NJ, USA 2008.
[15] Gradshteyn and I. Ryzhik, Table of Integrals, Series, and Products (7th Edition), Academic Press, San Diego, CA, USA, 2007.
 

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار