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[국내논문] 상향링크 NOMA 시스템의 성능 해석 방법 비교 연구
Comparison Study of Performance Analysis Methods of Uplink NOMA Systems 원문보기

The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, v.20 no.5, 2020년, pp.25 - 30  

김남수 (청주대학교 전자공학과)

초록
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최근 차세대 이동통신 시스템에 적용하기 위하여 비직교 다중화 (Non-orthogonal multiple access, NOMA) 방식이 많은 주목을 받고 있다. 그런데 NOMA 시스템에서는 동일한 통신자원에 많은 사용자를 중첩하므로 필수적으로 사용자 간섭이 존재하게 된다. 그동안 사용자 간섭을 해석하기 위하여 대표적으로 근사 백색잡음 방식과 랜덤변수 방식의 두 가지 방식을 사용해 왔다. 본 논문에서는 이 두 가지 방법을 NOMA 시스템의 상향 링크에 적용하여 사용자의 오수신률을 각각 유도하고 두 가지 방식의 결과를 서로 비교하였다. 송신전력에 따른 오수신률, 거리에 따른 오수신률, 그리고 전력할당에 따른 오수신률의 수치적인 결과를 각각 비교하였다. 비록 두 가지 방식에서 유도한 수식 표현은 서로 다르지만, 수치적인 예에서는 서로 동일한 결과를 얻었다. 따라서 본 논문의 결과는 NOMA 시스템을 해석하는데 두 가지 방식 모두 적용이 가능하다는 것을 보여주었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, non-orthogonal multiple access (NOMA) have been received considerable attention to be involved in the next generation mobile system. However, there are inherent inter-user interferences caused by the multiplexing multiple users in the same communication resource in NOMA systems. Two repres...

Keyword

#NOMA   #Outage analysis   #Performance comparison   #Uplink NOMA   #User interference  

표/그림 (4)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 NOMA 시스템의 간섭 성분을 해석하기 위하여 사용하는 두 가지 해석 방법을 비교 분석하였다. 두 가지 해석 방식을 적용하기 위하여 최근에 주목받고 있는 상향 링크 NOMA 시스템을 분석 모델로 하였다.

가설 설정

  • 동일 셀에 두 개의 사용자가 있는 시스템을 가정하였고 근거리 사용자 및 원거리 사용자의 오수신률을 각각 유도하였다.
  • 셀 내 사용자의 총 송신전력이 제한되어 있다고 가정하고 두 가지 방식에 대한 수치 적인 예를 들어서 분석하였다. 분석한 결과 두 가지 방식의 수치적인 결과는 정확히 일치하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
차세대 이동통신 방식에서 급증하는 데이터 트래픽을 제한된 스펙트럼 내에서 더욱 빠르게 처리하기 위한 기술로 어떤 것들이 있는가? 최근 차세대 이동통신 방식에서는 급증하는 데이터 트래픽을 제한된 스펙트럼 내에서 더욱 빠르게 처리하기 위하여 다양한 기술을 모색하고 있다. 특히 그동안 사용해오던 다중화 기술인 직교 다중화(Orthogonal multiple access, OMA) 방식 외에도 비직교 다중화 Non-orthogonal multiple access, NOMA) 방식도 차세대 후보 방식으로써 고려하고 있는 상황이다 [1]-[3].
NOMA 시스템에서 존재하는 사용자 간섭을 해석하기 위해 어떤 방식을 사용해 왔는가? 그런데 NOMA 시스템에서는 동일한 통신자원에 많은 사용자를 중첩하므로 필수적으로 사용자 간섭이 존재하게 된다. 그동안 사용자 간섭을 해석하기 위하여 대표적으로 근사 백색잡음 방식과 랜덤변수 방식의 두 가지 방식을 사용해 왔다. 본 논문에서는 이 두 가지 방법을 NOMA 시스템의 상향 링크에 적용하여 사용자의 오수신률을 각각 유도하고 두 가지 방식의 결과를 서로 비교하였다.
NOMA 시스템의 특징은 무엇인가? 그런데 NOMA 시스템에서는 동일한 통신 자원(예를 들어 동일 타임 슬롯, 동일 주파수, 동일 코드 등) 내에 여러 사용자를 다중화 하므로, 원하는 신호에 대해서 다른 사용자의 신호는 간섭이 된다. 일반적으로 NOMA 시스템의 성능을 유도할 때, 신호 성분에 대해서는 무선 채널의 페이딩 특성을 고려하여 Rayleigh 분포를 사용한다.
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참고문헌 (14)

  1. Z. Ding, Z. Yang, P. Fan, and H. V. Poor, "On the performance of non-orthogonal multiple access in 5G systems with randomly deployed users," IEEE Signal Processing Letters, Vol. 21, No. 12, pp.1501-1505, July 2014. DOI: https://10.1109/LSP.2014.2343971 

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  2. L. Dai, B. Wang, Y. Yuan, S. Han, C. -L. I, and Z. Wang, "Non-orthogonal multiple access for 5G: solutions, challenges, opportunities, and future research trend," IEEE Communications Magazine, Vol. 53, No. 9, pp. 74-81, Sep. 2015. DOI: 10.1109/MCOM.2015.7263349 

  3. L. Lei, D. Yuan, C. K. Ho, and S. Sun, "Power and channel allocation for non-orthogonal multiple access in 5G systems: tractability and computation," IEEE Transactions on Wireless Communications, Vol. 15, No. 12, pp. 8580-8594, Oct. 2016. DOI: 10.1109/TWC.2016.2616310 

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  4. Y. Saito, Y. Kishiyama, A. Benjebbour, T. Nakamura, A. Li, and K. Higuchi, "Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) for Cellular Future Radio Access," in Proceedings of Vehicular Technology Conference (VTC Spring), pp.1-5, June 2013. DOI: 10.1109/VTCSpring.2013.6692652 

  5. Y. Saito, A. Benjebbour, Y. Kishiyama, and T. Nakamura, "System-level performance evaluation of downlink non-orthogonal multiple access (NOMA)," IEEE Annual International Symposium on Personal, Indoor, and Mobile Radio Communications (PIMRC), pp. 611-615, Sept. 2013. DOI: 10.1109/PIMRC.2013.6666209 

  6. Y. Liu, Z. Ding, M. Elkashlan, and H. V. Poor, "Cooperative non-orthogonal multiple access with simultaneous wireless information and power transfer," IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 34, No. 4, pp. 938-953, March 2016. DOI: 10.1109/JSAC.2016.2549378 

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  7. Z. Yang, Z. Ding, P. Fan, and N. A.-Dhahir, "The impact of power allocation on cooperative non-orthogonal multiple access networks with SWIPT," IEEE Transcations on Wireless Communications, Vol. 16, No. 7, pp. 4332-4343, May 2017. DOI: 10.1109/TWC.2017.2697380 

  8. N. -S. Kim, "Optimum power allocation of cooperative NOMA systems based on user relay," Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication (IIBC), Vol. 17, No. 5, pp. 25-33, Oct. 2017. https://doi.org/10.7236/JIIBC.2017.17.5.25 

  9. N.-S. Kim, "Performance of cooperative NOMA systems with cognitive user relay," Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication (IIBC), Vol. 18, No. 5, pp. 69-75, Oct. 2018. https://doi.org/10.7236/JIIBC.2018.18.5.69 

  10. M. Al-Imari, P. Xiao, M. A. Imran, and R. Tafazolli, "Uplink non-orthogonal multiple access for 5G wireless networks," Proceedings in International Symposium on Wireless Communications Systems (ISWCS), pp.781-785, Aug. 2014. 

  11. N. Zhang, J. Wang, G. Kang, and Y. Liu, "Uplink nonorthogonal multiple access in 5G systems," IEEE Communications Letters , Vol. 20, No. 3, pp. 458-461, March 2016. DOI: 10.1109/LCOMM.2016.2521374 

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  12. H. Liu, T. A. Tsiftsis, K. J. Kim, K. S. Kwak, and H. V. Poor, "Rate splitting for uplink NOMA with enhanced fairness and outage performance," IEEE Transactions on Wireless Communications, Vol. 19, No. 7, pp. 4657-4670, July 2020. DOI: 10.1109/TWC.2020.2985970 

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  13. J. Choi, "Non-orthogonal multiple access in downlink coordinated two-point systems," IEEE Communications Letters, Vol. 18, No. 2, pp.313-316, Feb. 2014. DOI: 10.1109/LCOMM.2013.123113.132450 

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  14. Y. Gao, B. Xia, K. Xiao, Z. Chen, X. Li, and S. Zhang, "Theoretical analysis of the dynamic decode ordering SIC receiver for uplink NOMA systems," IEEE Communications Letters, Vol. 21, No. 10, pp. 2246-2249, Oct. 2017. DOI: 10.1109/LCOMM.2017.2720582 

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