Анализ эффективности применения неортогонального разделения каналов (NOMA) в широкополосных сетях радиосвязи

В настоящее время известно, что применение методов неортогонального разделения каналов (NOMA) позволяет повысить спектральную эффективность и абонентскую емкость сетей связи. При наличии нелинейных искажений или нарушения синхронизации ортогональность сигналов абонентов внутри CDMA-группы нарушается, что приводит к возникновению межканальной интерференции и снижению помехоустойчивости с ростом числа абонентов, что необходимо учитывать при анализе помехоустойчивости в широкополосных сетях радиосвязи. В работе приведены результаты моделирования, показывающие, возможность использовании ортогонального синхронного кодового разделения каналов совместно с неортогональным методом разделения каналов, а помехоустойчивость системы определяется исключительно характеристиками NOMA. Показано влияние распределения мощностей абонентов на помехоустойчивость сети связи в зависимости от удаленности абонентов. Для анализа использованы математические модели и программные реализации в Matlab, которые позволяют исследовать ключевые параметры системы, включая вероятность ошибки (BER), пропускную способность и стратегии распределения мощности. Результаты работы демонстрируют, что предложенный подход позволяет эффективно анализировать и оптимизировать NOMA-системы, учитывая влияние нелинейных искажений и распределения мощности. Приведены примеры расчетов, подтверждающие целесообразность применения NOMA в широкополосных сетях радиосвязи.

1. Бакулин М.Г., Бен Режеб Т.Б.К., Крейнделин В.Б. и др. Неортогональный множественный доступ (NOMA) как основа систем связи 5G и 6G. Москва: Горячая линия – Телеком; 2024. 263 с.

2. Liu Yu., Qin Zh., Elkashlan M., Ding Zh., Nallanathan A., Hanzo L. Nonorthogonal Multiple Access for 5G and Beyond. Proceedings of the IEEE. 2017;105(12):2347–2381. https://doi.org/10.1109/JPROC.2017.2721395

3. Vaezi M., Ding Zh., Poor H.V. Multiple Access Techniques for 5G Wireless Networks and Beyond. Cham: Springer; 2019. 685 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-92090-0

4. Islam S.M.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 & Tutorials. 2017;19(2):721–742. https://doi.org/10.1109/COMST.2016.2621116

5. Kara F., Kaya H. BER Performances of Downlink and Uplink NOMA in the Presence of SIC Errors over Fading Channels. IET Communications. 2018;12(15):1834–1844. https://doi.org/10.1049/iet-com.2018.5278

6. Oviedo J.A., Sadjadpour H.R. Fundamentals of Power Allocation Strategies for Downlink Multi-User NOMA with Target Rates. IEEE Transactions on Wireless Communications. 2020;19(3):1906–1917. https://doi.org/10.1109/TWC.2019.2959763

7. Aldababsa M., Toka M., Gökceli S., Kurt G.K., Kucur O. A Tutorial on Nonorthogonal Multiple Access for 5G and Beyond. Wireless Communications and Mobile Computing. 2018;2018. https://doi.org/10.1155/2018/9713450

8. Ding Zh., Fan P., Poor H.V. Impact of User Pairing on 5G Nonorthogonal Multiple-Access Downlink Transmissions. IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2016;65(8):6010–6023. https://doi.org/10.1109/TVT.2015.2480766

9. Jain P.C. Problems of Synchronization and Non-Linear Distortion and Their Effect on the Detection of Walsh Functions. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 1971;13(3):192–198. https://doi.org/10.1109/TEC.1971.5217711

10. Harada H., Prasad R. Simulation and Software Radio for Mobile Communications. London: Artech House; 2002. 467 p.