روش‌های جفت‌سازی کاربران در سیستم‌های نسل پنجم مشارکتی مبتنی بر NOMA، SWIPT و شکل‌دهی پرتو

Abstract

روش دسترسی چندگانه غیرمتعامد (NOMA) یکی از راهکارهای کارآمد برای بهبود بازدهی طیفی در شبکه‌های بی‌سیم نسل پنجم (5G) است. یک چالش اساسی در روش NOMA جفت‌سازی کاربران، به معنای انتخاب زوج کاربران مناسب از بین کاربران موجود در سلول به منظور انجام تکنیک NOMA است. در این مقاله به ارائه و بررسی روش‌‌های ساده و کارآمد جفت‌سازی کاربران در یک سیستم نسل پنجم مشارکتی مبتنی بر NOMA پرداخته شده است که در آن کاربر دارای شرایط کانالی بهتر (کاربر دوم) به عنوان رله به کاربر دارای شرایط کانالی بدتر (کاربر اول) کمک می‌کند. به منظور بهبود پایداری ارتباط و افزایش گذردهی به ترتیب روش‌های انتقال همزمان داده و توان بی‌سیم (SWIPT) و شکل‌دهی پرتو نیز به کار گرفته شده‌اند. به منظور بیشینه کردن نرخ داده کاربر دوم و رفع نیازهای کیفیت سرویسِ (QoS) کاربر اول، مساله بهینه‌سازی روی ضریب تسهیم توان در رله و بردار شکل‌دهی پرتو در فرستنده بیان شده است. در نهایت عملکرد کلی سیستم برای روش‌های مختلف جفت‌سازی از طریق شبیه‌سازی بررسی گردیده است. بر اساس نتایج شبیه‌سازی، می‌توان نشان داد عملکرد روش جفت‌سازیِ مبتنی بر انتخاب کاربرانِ دارای بالاترین نرم کانال، با داشتن پیچیدگی محاسباتی پایین، از نظر نرخ مجموع، عملکردی نزدیک به روش بهینه دارد.