Kỹ thuật đa truy cập phi trực giao trong hệ thống 5g

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ HƯƠNG KỸ THUẬT ĐA TRUY CẬP PHI TRỰC GIAO TRONG HỆ THỐNG 5G LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử, truyền thông HÀ NỘI - 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ HƯƠNG KỸ THUẬT ĐA TRUY CẬP PHI TRỰC GIAO TRONG HỆ THỐNG 5G Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử - viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 851030.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện tử Truyền thông Cán hướng dẫn: TS Đinh Thị Thái Mai PGSTS Nguyễn Quốc Tuấn HÀ NỘI - 2019 TÓM TẮT Tóm tắt: Trong năm gần nhu cầu sử dụng thiết bị đầu cuối ngày tăng cao đa dạng Để đảm bảo tính bền vững phát triển dịch vụ thông tin di động thập kỉ tới, giải pháp công nghệ đưa để đáp ứng nhu cầu sử dụng thách thức tương lai Mạng di dộng không dây 5G đưa với tiêu chí hiệu suất phổ, tốc độ liệu người dùng, độ trễ, mật độ kết nối đòi hỏi số lượng kết nối, khả kết nối cao mà kỹ thuật truy cập trực giao dùng mạng 2G/3G/4G chưa thể đáp ứng được, kỹ thuật truy cập phi trực giao đề xuất cho mạng truy cập 5G nhằm đáp ứng tăng khả truy cập mạng cao gấp từ 10-100 lần so với 4G Đề tài luận văn mong muốn tìm hiểu cơng nghệ mạng 5G cơng nghệ đa truy cập phi trực giao (NOMA) với hy vọng dùng mạng 5G Nội dung khóa luận trình bày đặc điểm, xu hướng phát triển mạng 5G, kĩ thuật truy cập OFDM phi trực giao phương pháp loại bỏ nhiễu liên tiếp SIC, đặc tính tối ưu cơng nghệ đa truy cập OFDM phi trực giao so với OFDM thơng thường Từ khóa: 5G, Đa truy cập phi trực giao (NOMA), SIC LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài “Kỹ thuật đa truy cập phi trực giao hệ thống 5G” thực hướng dẫn trực tiếp thầy PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn cô TS Đinh Thị Thái Mai Các nội dung nghiên cứu, kết luận văn trung thực chưa cơng bố hình thức trước Tất tài liệu tham khảo phục vụ cho luận văn nêu nguồn gốc rõ ràng mục tài liệu tham khảo khơng có việc chép tài liệu đề tài khác mà không ghi rõ tài liệu tham khảo Nếu có phát gian lận luận văn này, em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Hà Nội, ngày 31 tháng 05 năm 2019 Học viên Nguyễn Thị Hương LỜI CẢM ƠN Khi em nghiên cứu đề tài, trình thực luận văn ngồi cố gắng, nỗ lực thân em nhận hướng dẫn, giúp đỡ, động viên khơng nhỏ từ phía thầy giáo, giáo bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Cô giáo TS Đinh Thị Thái Mai trực tiếp định hướng giúp đỡ em hoàn thành đề tài luận văn tận tình hướng dẫn, giải đáp thắc mắc với hướng dẫn thầy PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn Thầy chia sẻ kiến thức chuyên môn sâu kinh nghiệm báu giúp em hồn thành khóa luận Đồng thời em xin cảm ơn đến thầy giáo, cô giáo môn bạn Lab Hệ thống viễn thơng nhiệt tình chia sẻ, giúp đỡ, động viên suốt trình làm luận văn Em cố gắng, nỗ lực, trình thực luận văn có nhiều kiến thức Cho nên khơng tránh khỏi thiếu sót câu văn dịch từ tiếng Anh không rõ nghĩa cho Em mong nhận góp ý, bảo tận tình q thầy giáo, giáo bạn Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1.1 Các đặc tính mạng 2G 1.1.2 Các đặc tính mạng 3G 1.1.3 Các đặc tính mạng 4G 1.2 MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G 1.2.1 Mơ hình mạng 1.2.2 Các thông số kỹ thuật 10 1.3 ĐA TRUY CẬP TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 14 1.3.1 Đa truy cập mạng 2G/3G 15 1.3.2 Đa truy cập mạng 4G 16 CHƯƠNG 2: ĐA TRUY CẬP PHI TRỰC GIAO 19 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG 19 2.2 TRUY CẬP NOMA MIỀN MÃ –WCDMA 20 2.2.1 Đa truy cập phân chia theo mã (CDMA) 20 2.2.2 Trải mật độ thấp (LDS) 21 2.2.3 Đa truy cập mã thưa (SCMA) 22 2.3 TRUY CẬP NOMA MIỀN CƠNG SUẤT ĐƠN SĨNG MANG 23 2.3.1 Mã hóa chồng chất (SC) 25 2.3.2 Loại bỏ nhiễu liên tiếp (SIC) 30 2.4 TRUY CẬP NOMA MIỀN CƠNG SUẤT ĐA SĨNG MANG .34 2.4.1 NOMA đa sóng mang 34 2.4.2 Truy cập trực giao OFDMA 37 CHƯƠNG 3: HIỆU NĂNG ĐA TRUY CẬP PHI TRỰC GIAO (NOMA) 43 3.1 XEM XÉT HIỆU NĂNG NOMA MIỀN CÔNG SUẤT 43 3.1.1 Kịch mô 43 3.1.2 Tham số mô 44 3.2 SO SÁNH THÔNG LƯỢNG OFDMA & NOMA .45 3.3 MỐI LIÊN QUAN EE-SE TRONG NOMA&OFDMA 48 3.4 THÔNG LƯỢNG VÀ TỔNG CÔNG SUẤT PHÁT NOMA&OFDMA 49 KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 DANH MỤC CÁ Ký hiệu Nghĩa tiếng Anh 1G First Generation 2G Second Generation 3G Third Generation 3GPP Generation Partners Project 4G Fourth Generation 5G Fifth Generation BS Base Station BTS Base Transceiver Sta CDMA Code Division Multip CN Core Network CSI Channel State Inform CT Cordless Telecomm DL Downlink DRX Discontinuous Recep DVB Digital Video Broadc eMBB Enhanced Mobile Bro FDD Frequency Division D FDMA Frequency Division M Access GSM Global System for M Communications IMT International Mobile Telecommunications IP ITU Internet Protocol International Telecommunications KPI Key Performance Ind LDS Low-Density Spreading LTE Long Term Evolution MCL Maximum Coupling Lo ML Maximum Likelihood MMS Multimedia Messaging MS MUD NOMA Mobile Station Multi User Detection Non-Orthogonal Multip Access OMA Orthogonal Multiple Ac PSTN Public Switching Teleph Network QoS Quality of Service RAN Radio Access Network RAT Radio Access Technolo SC Superposition Coding SCMA Sparse-Code Multiple A SDU Service Data Unit SIC Successive Interference Cancellation TDD Time Division Duplex TDMA Time Division Multiple UE User Equipment UL Uplink URLLC Ultra-Reliable Low Lat Communication WCDMA WLL Wideband Code Divisio Multiple Access Wireless Local Loop DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Mơ hình dự kiến mạng 5G [4] Hình 1.2: Phổ tín hiệu OFDM FDM 17 Hình 1.3: Cơ chế điều chế giải điều chế OFDM 18 Hình 1.4: Các sóng mang lí tưởng trực giao 18 Hình 2.1 Phân bổ nguồn tài nguyên CDMA 20 Hình 2.2 Phân bổ nguồn lực PD-NOMA 23 Hình 2.3: Minh họa hai người dùng SC 27 Hình 2.4: Một ví dụ mã hóa SC (a) chịm tín hiệu người sử dụng (b) chịm tín hiệu người dùng (c) chịm tín hiệu chồng chất 29 Hình 2.5: Kỹ thuật giải mã tín hiệu chồng chất trạm thu 30 Hình 2.6: SIC với cơng suất giảm dần 31 Hình 2.7 Lược đồ đa truy cập cho kịch hai người dùng (a) NOMA (b) OMA 33 Hình 2.8: NOMA kịch đường lên 34 Hình 2.9: Các sóng mang mức công suất cho NOMA[17] 35 Hình 3.1: Kịch mơ 44 Hình 3.2 Thông lượng người dùng trường hợp kênh đối xứng 47 Hình 3.3: Thơng lượng người dùng trường hợp kênh khơng đối xứng 48 Hình 3.4: Hiệu suất lượng hiệu suất phổ 49 Hình 3.5: Tổng cơng suất phát so với cho người dùng ô trung tâm 50 LỜI NÓI ĐẦU Từ điện thoại tương tự đến dịch vụ Internet (bao gồm thoại liệu), trình chuyển đổi khuyến khích cần thiết phải đáp ứng yêu cầu hệ công nghệ di động Hiện nay, công nghệ truyền thông di động phải đối mặt với thách thức mới, tạo xã hội siêu kết nối thông qua xuất dịch vụ hệ thứ năm (5G) Với tiềm to lớn cho người tiêu dùng công nghiệp, hệ thống thông tin di động 5G dự kiến triển khai vào năm 2020 Công nghệ 5G đòi hỏi hiệu suất phổ cao (10-100 – tức gấp 10 lần hiệu suất phổ 4G), tốc độ liệu người dùng cao (10 - 20 Gbps tức 10-20 lần tốc độ liệu đỉnh 4G), độ trễ thấp (cỡ mili giây - phần năm độ trễ 4G)., mật độ kết nối dày đặc với khả kết nối cao Do đó, cần phải có cơng nghệ đa truy cập đáp ứng yêu cầu đề Đa truy cập phi trực giao (NOMA) số cơng nghệ NOMA công nghệ hứa hẹn nhằm tăng cường thông lượng lực hệ thống NOMA cho phép nhiều người dùng chia sẻ tài nguyên thời gian tần số không gian cách đơn giản hóa việc đa truy cập hợp kênh miền cơng suất đa truy cập hợp kênh miền mã cách tuyến tính Nhiễu xảy NOMA kiểm soát việc phân bổ nguồn tài nguyên phi trực giao, với chi phí tăng độ phức tạp máy thu sử dụng chế loại bỏ nhiễu liên tiếp SIC (Successive Interference Cancellation) khả tối đa ML (Maximum Likelihood) Nội dung luận văn trình bày sau: Chương trình bày tổng quan hệ thống thơng tin di đơng; tiếp sau đó, chương trình bày tổng quan, phân loại công nghệ sử dụng NOMA; cuối chương đánh giá hiệu NOMA so sánh với OMA Thông qua vấn đề đề cập đến luận văn, em mong có đánh giá hiểu biết sâu sắc công nghệ NOMA tiêu, thông số mạng di động 5G tương lai Các vấn đề tối ưu hóa xây dựng giải chúng thách thức Bên cạnh đó, (2.28) liên quan đến biến số nguyên nhị phân Để phát triển thuật toán hiệu để giải (2.28), triển khai khung lặp lặp lại xấp xỉ lồi liên tiếp chức không lồi chuyển thành lồi lần lặp Đối với việc chuyển đổi này, áp dụng CGP biến đổi giảm biến để chuyển đổi (2.27) thành công thức GP Đối với (2.28), áp dụng phương pháp kép (dual approach) sử dụng rộng rãi để giải vấn đề phân bổ tài nguyên dựa OFDMA [15] Chúng ta viết = log2(1 + , , ) sau: ̃ , = log2( Từ cơng thức (2.23) viết lại sau: ∏ ∏ ( ∈ ∈ Để áp dụng CGP, xem xét số lặp Trong lần lặp t1, hàm không lồi phải xấp xỉ với đối số lồi Dựa cấu trúc ̃ , , áp dụng xấp xỉ AGMA để đề xuất đơn thức gần (monomial approximation) ̃ , Khi lặp lại t1, ̃ , xấp xỉ với hàm lồi sau, tất i, , ∏ ∀ , = +1 ( 1) = , ( , ) = 2+ℎ 39 Xem xét (2.32) - (2.33), vấn đề tối ưu hóa (2.27) bước lặp t1 gần với vấn đề tối ưu lồi (convex optimization) sau [15]: ( ∏ 1) ∈ Thuật toán lặp lại tổng thể để giải (2.23) dựa hàm lồi (2.34) trình bày thuật tốn sau Đầu tiên: cho Lặp lại: Bước 1: Cập nhật Bước 2: tìm tối ưu = 1, ( 1) = [1],đó , ( 1), ( ∗ ( , )( 1), , 1) ( 1), , 1× ( 1) từ (2.32) - (2.33), từ (2.33) thông qua CVX ∗ Lặp lại bước || ∗( 1) − ( − 1)|| ≤ ε1 Cách tiếp cận kép cho phân bổ lượng dựa OFDMA Vì (2.28) liên quan đến biến nhị phân trước tiên giảm nhẹ , [0,1], ∀ ∈ , ∀ ∈ , ∀ ∈ Bây giờ, cách xem xét , , , tổng tỷ lệ OFDMA viết lại là: ̃ ( , ) sau: Lưu ý biểu thức thuộc lớp hàm lồi với định dạng ( , ) = log (1 + ) Do đó, (2.26) viết ∈ ∑ ∑ Do đó, (2.28) viết ∑ ∈ ∑ y,α Hàm Lagrange tương ứng cho (2.37) : ℒ( , , , ) = ∑∀ ,∀ ∑ cho , ∀ ∀ (∑ ∑ Trong , ∀ ∈ , ∀ ∈ biến Lagrange liên quan đến (2.24) (2.36*) tương ứng Xem xét , ∀ ; tương ứng, hàm kép cho (2.38) : [11] 40 ( , ) = ℒ( , , , ) , Do đó, vấn đề kép viết Với ràng buộc: max , >0 >0 ( ,) vectơ biến Lagrange ∈ Vì (2.38) hàm lồi, khoảng cách kép (duality gap) không đó, giải pháp tốn kép với giải pháp vấn đề gốc [11] Do đó, cách áp dụng điều kiện KKT, phân bổ công suất tối ưu cho người dùng lát s sóng mang n, tức ưu ∗ Trong đó: [ ] ∗ , = max{min{ , } , } Ngồi ra, phân bổ sóng mang tối là: ∗ , = ∈ [0,1], { Trong đó: (ℒ( , , , )) ∗ , = = (log2 Bây giờ, từ điều kiện KKT, có: , Để đáp ứng phân bổ cho nhà cung cấp dịch vụ phụ độc quyền OFDMA, toán học 41 ∗ , = [log2(1 chọn cho , cực đại [12], biểu diễn ∗ , ={ Để giải toán lồi (2.37), thuật tốn lặp dựa hàm kép áp dụng với độ phức tạp tính tốn thấp thể [8, 9] tóm tắt thuật tốn sau 1× Khởi tạo ban đầu: Đặt max2 = 1, ( 2) = [1], vector ∈,∀ ∈ ,∀ ∈ , Lặp lại bước: Bước 1: Cập nhật = 5000 ( , , = 1, ∀ ℒ + + 1) = [ ( 1) + ] ,∀ ∈ Bước 2: Lặp lại: Đặt số lặp vòng lặp bên t = 2a Cập nhật ∗ , ( 3), ∀ ∈ , ∀ ∈ từ (2.40) 2b Tìm , ( 3) từ (2.43) đặt , ( 3) = 1, , ( 3) = max[ Cho tới || ( 3) − ( Cho tới || ( 2) − ( − 2)|| ≤ 2, ℎ ặ − 1)|| ≪ >2 42 , ], ∀ ∈ , ∀ ∈ , CHƯƠNG 3: HIỆU NĂNG ĐA TRUY CẬP PHI TRỰC GIAO (NOMA) Phần trình bày hiệu hệ thống thông tin di động việc quan trọng cần thiết hiệu cao hệ thống hoạt động hiệu 3.1 XEM XÉT HIỆU NĂNG NOMA MIỀN CƠNG SUẤT 3.1.1 Kịch mơ Để xem xét hiệu suất thuật toán đề xuất cho NOMA so sánh với sơ đồ OFDMA, luận văn mô kịch với cell có BS có bán kính R chia thành vùng đồng tâm cho độ lợi kênh vùng liên quan đến đáp ứng kênh cần khảo sát Diện tích vùng cell giả định liên quan đến mật độ người dùng để số lượng người dùng mobile vùng tương đương Người dùng định xứ ngẫu nhiên (với phân phối đều) toàn khu vực quan tâm trừ có quy định khác Phương pháp truy cập khảo sát OFDMA-NOMA có nghĩa nhóm người dùng vùng có độ lợi kênh gần truy cập OFDMA vào biểu tượng OFDM tương ứng cấp Nhóm người dùng vùng tương ứng với biểu tượng truy cập NOMA với theo công suất phân bổ [11] tương ứng với độ lợi kênh vùng Kênh Rayleigh Fading xem xét kịch Số sóng mang biểu tượng N = 64 Để đơn giản, biểu tượng có số người dùng đường lên đường xuống trung bình giả định n = Bài toán liên kết người dùng xem xét [16] để phân bổ người dùng cell vào biểu tượng OFDM định kết hợp người dùng (người dùng thứ biểu tượng lát biểu tượng thứ ) phát (detect) liên tiếp kí hiệu NOMA 43 y x Hình 3.1: Kịch mơ Cụ thể hơn, ℎ , = , hệ số mát đường truyền, với = 3.5 ∈ [0.1 ,1] khoảng cách chuẩn hóa BS người dùng đại lượng ngẫu nhiên thời điểm có phân bố Hình 3.1 3.1.2 Tham số mô Để thực mô so sánh hiệu tương đối hai giải thuật truy cập OFDMA dựa OMA giải thuật truy cập OFDM-NOMA, tham số mô đưa chung cho hai Do nhiều thành phần ngẫu nhiên mơ hình hệ thống nên mô Monte Carlo thực để có kết đáng tin cậy mặt thống kê Trong lần lặp lại Monte Carlo, UE đặt ngẫu nhiên cell tính toán độ tuyến cho tất liên kết Các tham số cho kịch bảng 3.1 Số cell Bán kính cell Số lát cơng suất (vùng) Số người dùng cell Số sóng OFDM/lát Băng thơng biểu tượng Số người dùng/biểu tượng OFDM Số khối tài nguyên cho UE Kênh Fading Hệ số suy hao đường truyền Công suất phát BS Công suất ồn Công suất phát tối đa UE Bảng 3.1: Các tham số mô Giải thuật phân chia tối ưu công suất cho lát kết hợp người dùng [18], tỉ lệ công suất cho lát: 0.2, 0.3, 0.5 tương ứng với trung tâm, vành vành ngồi 3.2 SO SÁNH THƠNG LƯỢNG OFDMA & NOMA Để so sánh thông lượng OFDMA & NOMA, xét hệ thống truyền thông di động tế bào gồm BS UE tạo kịch mô UE chọn tập hai lát (s) riêng biệt dựa theo giải thuật [18] Nếu gần BS có độ lợi kênh ℎ1 lớn xa BS có độ lợi kênh ℎ2 cho ℎ1 ≥ ℎ2 , Người dùng thứ lát xử lý tín hiệu người dùng thứ lát coi sóng mang ồn tốc độ người dùng thứ lát cắt thứ hai ( ) biểu diễn dạng: ̂2 Bây giờ, người dùng thứ lát thứ thực hủy bỏ nhiễu liên tiếp (SIC), giải mã tín hiệu cho người dùng , trừ tín hiệu xác định từ tín hiệu chồng chất tách liệu Do đó, tốc độ người dùng thứ lát cắt thứ ( ) biểu diễn dạng ̂1 45 Tổng quát, thứ tự giải mã với ℎ ≤ ⋯ ≤ ℎ2 ≤ ℎ1 người dùng, với mục , loại bỏ liên tiếp nhiễu tất người dùng với số > sóng mang Đối với người dùng cịn lại, tức người dùng có mục < nhiễu chưa loại bỏ SINR người dùng thứ lát cắt sóng : = , Tốc độ người dùng thứ lát cắt : ̂ = : Xét hệ thống OFDMA mà tổng tần số có sẵn chia thành ∈ sóng nếu, , số sóng phân bổ cho người dùng lát , Do việc gán sóng mang OFDMA chọn lọc, người ta có điều kiện ràng buộc ∑∀ ∑ , ∀ ≤ 1, ∀ Vậy SINR thu dược người dùng k sóng mang lát [16] = , Do tốc độ người dùng thứ sóng mang thứ , = , 2(1 + , ) Để so sánh tốc độ cặp người dùng OFDMA NOMA, luận văn xem xét kênh đường xuống đối xứng cho khoảng cách người dùng với BS 2 2 SNR = |ℎ1| / = 10 = SNR2 = |ℎ2| / = 10 Hình 3.1 cho thấy giới hạn vùng tốc độ R R2 đạt NOMA OFDMA Như minh họa Hình 3.2, NOMA đạt cặp tốc độ cao OFDMA ngoại trừ điểm góc (trong tốc độ R R2 với khả người dùng) Khi tính cơng cao, hai người dùng đạt tốc độ 1,6 bps/Hz với NOMA OFDMA Tuy nhiên, công thấp hơn, tổng dung lượng thông lượng cá nhân NOMA cao 46 2(1+ Hình 3.2 Tốc độ người dùng trường hợp kênh đối xứng Trong trường hợp kênh không đối xứng tổng dung lượng tối đa đạt tất công suất truyền tải phân bổ cho người dùng thực hai chế đa truy cập Vùng thông lượng NOMA với SIC rộng so với OMA trường hợp kênh bất đối xứng Ví dụ, muốn 0.8 b/s 1có thể đạt NOMA với SIC cao nhiều so với OMA Điều thông lượng người dùng với giới hạn, SC người dùng cho phép người dùng sử dụng toàn băng thông phân bổ lượng nhỏ công suất truyền chia sẻ với người dùng Do đó, người dùng cho lượng nhỏ nhiễu thấy cặp tốc độ kênh không đối xứng NOMA đạt cặp tỷ lệ cao nhiều so với OFDMA, đặc biệt người dùng xa hơn, UE2 47 Hình 3.3: Tốc độ người dùng trường hợp kênh không đối xứng 3.3 MỐI LIÊN QUAN EE-SE TRONG NOMA&OFDMA Ở đây, so sánh hiệu suất lượng (EE) hiệu suất phổ (SE) NOMA với OFDMA Công suất tiêu thụ tổng cộng máy phát biểu diễn tổng thơng tincơng suất tín hiệu cơng suất tiêu thụ mạch (chủ yếu khuếch đại công suất) Xét đường xuống, tổng công suất tiêu thụ BS xác định: = + tổng cơng suất tín hiệu đề cập trước cơng suất tiêu thụ mạch điện Hiệu suất lượng (EE) định nghĩa tổng tốc độ tổng công suất tiêu thụ xác định = Với SE hiệu suất phổ, đơn vị bps/Hz Mối quan hệ hiệu suất lượng hiệu suất phổ (EE-SE) lý thuyết Shannon không xem xét mức tiêu thụ điện mạch điện phiến diện, làm SE cao dẫn đến EE thấp Khi công suất mạch xem xét, EE tăng lên vùng SE thấp giảm vùng SE cao Đỉnh đường cong (hoặc tương ứng dẫn xuất mối quan hệ EE-SE) nơi hệ thống có hiệu suất lượng tối đa 48 Điểm gọi “điểm xanh” hay điểm “đỉnh” Đối với cố định, mối quan hệ EE-SE tuyến tính với độ dốc tích cực nơi tăng SE đồng thời dẫn đến gia tăngEE Xét đường xuống Băng thông hệ2thống giả định B = MHz Độ lợi kênh cho UE UE2 tương ứng lấy = −120 = −140 Mật độ ồn công suất N giả định −150 dBW/Hz = 100 Hình 3.3 cho thấy đường cong EE-SE thu kết mơ Có thể thấy NOMA đạt EE SE cao Hệ thống OFDMA Các điểm màu xanh xảy NOMA OFDMA = 17 = 18 tương ứng Tại điểm này, hai hệ thống đạt EE tối đa NOMA rõ ràng vượt trội OFDMA điểm xanh cho EE SE Hình 3.4: Hiệu suất lượng hiệu suất phổ 3.4 THÔNG LƯỢNG VÀ TỔNG CÔNG SUẤT PHÁT NOMA&OFDMA Trong hình 3.5, tổng cơng suất phát so với mô tả cho hai sơ đồ NOMA OFDMA Từ hình 3.5, rõ ràng tổng cơng suất phát lên tăng cho hai trường hợp Đó BS cần truyền cơng suất phát cao để thỏa mãn tỷ lệ tối thiểu dành cho lát cắt 49 Hình 3.5: Tổng cơng suất phát so với cho người dùng ô trung tâm Tuy nhiên, tổng công suất phát trường hợp OFDMA cao so với trường hợp NOMA, NOMA hiệu lượng OFDMA Ngồi ra, tăng , tổng cơng suất phát tăng mạnh cho OFDMA so với NOMA, ví dụ, > 1.5bps / Hz Với 1.5 bps / Hz, tổng công suất phát trường hợp OFDMA 32dB NOMA 17dB ( chiếm 53% so với OFDMA) 50 KẾT LUẬN Luận văn nghiên cứu hiệu suất lượng NOMA so với OFDMA Đặc biệt với mục tiêu giảm thiểu công suất phát, đồng thời hỗ trợ tỷ lệ dự trữ tối thiểu cho lát để đảm bảo cách ly hiệu người dùng lát cắt Vì vấn đề phân bổ tài nguyên không lồi bị phức tạp tính tốn cao, nên luận văn tìm hiểu xấp xỉ CGP AGMA để đề xuất thuật tốn lặp lại tính tốn xử lý Qua kết mô phỏng, đánh giá hiệu suất thuật tốn so sánh với chế OFDMA cho thấy thuật tốn có kết vượt trội OFDMA hiệu công suất đơn vị liệu, đặc biệt hầu hết người dùng nằm gần cạnh tế bào hay có đa dạng điều kiện kênh thay đổi Luận văn trình bày nguyên tắc NOMA ưu so với OFDMA thơng thường hiệu suất tổng công suất, hiệu lượng vàhiệu phổ Luận văn đề cập thêm ảnh hưởng khơng hồn hảo hiệu hệ thống máy thu sử dụng chế SIC Với tính riêng biệt, NOMA ứng cử viên mạnh cho mạng 5G tương lai Tuy nhiên, số thách thức để thực NOMA thành cơng Trước hết, địi hỏi đầu cuối có sức tính tốn cao để chạy thuật toán SIC đặc biệt số lượng người dùng lớn với tốc độ liệu cao Thứ hai, phân bổ công suất tối ưu vấn đề khó khăn, đặc biệt UE di chuyển nhanh mạng Cuối cùng, thu SIC nhạy cảm với lỗi hủy dễ dàng xảy kênh fading Nó thực với số kỹ thuật phân tập khác phân tập không gian với nhiều đầu vào-nhiều-đầu (MIMO) với chế mã hóa để tăng độ tin cậy làm giảm lỗi giải mã Gần nhiều dự án triển khai MIMO cho NOMA; nghiên cứu tác động thông tin trạng thái kênh (CSI) tốn tối đa hóa cơng suất xem xét Tuy nhiên tại, khả ứng dụng NOMA vào thực tế khoảng cách so với tiềm cần thời gian xem xét thêm 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] D T Ngo, S Khakurel, and T Le-Ngoc, “Joint subchannel assignment and power allocation for OFDMA femtocell networks,” IEEE Trans Wireless Commun., vol 13, no 1, pp 342–355, Jan 2014 [2] C.-X Wang, F Haider, X.Gao, X.-H You, Y Yang, D Yuan, H Aggoune, H Haas, S Fletcher, and E Hepsaydir, “Cellular architecture and key technologies for 5G wireless communication networks,” IEEE Commun Mag., vol 52, no 2, pp 122–130, Feb 2014 [3] "AT&T commits to LTE-Advanced deployment in 2013, Hesse and Mead unfazed" Engadget 2011-11-08 Retrieved 2012-03-15 [4] Xiang, Wei, Zheng, Kan, Shen, Xuemin Sherman “5G Mobile Communications” [5] 5GPPP White Paper, “View on 5G Architecture” https://5g-ppp.eu/wp- content/uploads/2017/07/5G-PPP-5G-Architecture-White-Paper-2-Summer2017_For-Public-Consultation.pdf [6] Hujun Yin and Siavash Alamouti (August 2007) "OFDMA: A Broadband Wireless Access Technology" IEEE Sarnoff Symposium, 2006 IEEE: 1– doi:10.1109/SARNOF.2006.4534773 [7] Kenichi HIGUCHIa), Member and Anass BENJEBBOUR, Senior Member “Non-orthogonal Multiple Access (NOMA) with Successive Interference Cancellation for Future Radio Access” [8] T S Rappaport, Wireless Communications: Principles and Practice, 2nd ed.Singapore: Pearson Education, Inc., 2002 [9] by Junyi Li (Author), Xinzhou Wu (Author), Rajiv Laroia (Author) “OFDMA Mobile Broadband Communications: A Systems Approach” [10] H Nikopour and H Baligh, “Sparse code multiple access,” in Proc IEEE Int Symposium on Personal Indoor and Mobile Radio Commun (PIMRC), Sep 2013, pp 332–336 52 [11] H Nikopour, E Yi, A Bayesteh, K Au, M Hawryluck, H Baligh, and J Ma, “SCMA for downlink multiple access of 5G wireless networks,” in Proc IEEE Global Telecommun Conf (GLOBECOM), Dec 2014, pp 1–5 [12] “A Survey of 5G Network: Architecture and Emerging Technologies” [13] S M Riazul Islam, Nurilla Avazov, Octavia A Dobre, and Kyung-Sup Kwak, “Power-Domain Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) in 5G Systems: Potentials and Challenges” in IEEE Communications Surveys & Tutorials [14] K Higuchi and A Benjebbour, “Non-orthogonal multiple access (NOMA) with successive interference cancellation,” IEICE Trans Commun., vol E98-B, no 3, pp 403-414, Mar 2015 [15] Rajesh Dawadi “User-Association and Resource-Allocation in Multi-cell Virtualized Wireless Networks”Department of Electrical & Computer Engineering McGill University Montreal, Canada [16] S Parsaeefard, V Jumba, M Derakhshani, and T Le-Ngoc, “Joint Resource Provisioningand Admission Control in Wireless Virtualized Networks,” in IEEE Wireless Commun Netw Conf (WCNC), Mar 2015, pp 2020 – 2025 [17] Ayman T Abusabah and Huseyin Arslan ” Research Article NOMA for Multi- numerology OFDM Systems” School of Engineering and Natural Sciences, Istanbul Medipol University, 34810 Istanbul, Turkey, Department of Electrical Engineering, University of South Florida, Published May 2018 [18] Md Shipon Ali” Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) for Cellular Wireless Communications” Department of Electrical and Computer Engineering University of Manitoba Winnipeg 53 ... nghệ đa truy cập OFDM phi trực giao so với OFDM thông thường Từ khóa: 5G, Đa truy cập phi trực giao (NOMA), SIC LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài ? ?Kỹ thuật đa truy cập phi trực giao hệ thống. .. hiệu nhận kết hợp Đa truy cập dựa chế đa truy cập trực giao (OMA) đa truy cập phi trực giao (NOMA) [7] Đa truy cập trực giao (OMA) cho phép người dùng truy cập kênh trực giao cho khơng có nhiễu... HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ HƯƠNG KỸ THUẬT ĐA TRUY CẬP PHI TRỰC GIAO TRONG HỆ THỐNG 5G Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử - viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 851030.02