|
5G ТИЗИМИДА СПЕКТРАЛ САМАРАДОРЛИКНИ ОШИРИШ
УСУЛЛАРИНИ ТАҲЛИЛ ҚИЛИШ
Ҳ.Х. Мадаминов (доцент, Муҳаммад ал-Хоразмий номидаги ТАТУ)
У.Ҳ.Беккамов (магистрант, Муҳаммад ал-Хоразмий номидаги ТАТУ)
Сўнгги йилларда бешинчи авлод (5G) уяли алоқа тармоқлари учун
ортогонал бўлмаган кўп сонли уланиш (NOMA
6
– Non-Orthogonal Multiple
Access) схемаларига катта эътибор берилмоқда. 5G-да NOMA-ни қабул
қилишнинг асосий сабаби бир хил вақт ва частота манбаларидан
фойдаланган ҳолда бир нечта фойдаланувчиларга хизмат кўрсатиш
қобилиятига боғлиқ.
Икки асосий NOMA техникаси мавжуд: қувват-бўйича
ва код-бўйича. Қувват бўйича NOMA қувват орқали мултиплекслашга
эришади, код бўйича NOMA эса код орқали мултиплекслашга эришади.
1-расм: Битта БС ва иккита фойдаланувчидан иборат битта сотада NOMA-нинг
downlink алоқаси
NOMA трансмиттерда суперпозиция кодлаши ва қабул қилгичда кетма-
кет шовқинларни бекор қилиш (SIC – Successive Interference Cancellation) дан
фойдаланади,
шу
тарзда
фойдаланувчиларни
қувват
доменида
мултиплекслашни амалга оширади. 1-расмда кўрсатилгандек, базавий
станция (BS) суперпозицияланган сигналларни иккита фойдаланувчига
юборади, бунда 1-фойдаланувчи 2-фойдаланувчига қараганда юқори канал
самарадорлигига эга бўлади. NOMA-да юқори канал самарадорлигига эга
фойдаланувчи ва пастроқ канал самарадорлигига эга фойдаланувчига
нисбатан одатда мос равишда кучли ва заиф фойдаланувчи терминлари
6
S. M. R. Islam, N. Avazov, O. A. Dobre, and K. S. Kwak, “Power-domain non-orthogonal multiple access
(NOMA) in 5G systems: potentials and challenges,” IEEE Commun.. Surveys Tuts., vol. PP, no. 99, pp. 1-1, Oct.
2016.
53
қўлланилади. Кучли фойдаланувчи аввал заиф фойдаланувчи сигналини SIC
орқали олиб ташлайди, сўнгра ўз сигналини декодлайди; заиф фойдаланувчи
эса кучли фойдаланувчининг сигналини шовқин деб ҳисоблайди ва тўғридан-
тўғри ўз сигналини аниқлаб олади. Канал самарадорлиги ёмонлашуви ва
кўпроқ шовқинлар сабаб заиф фойдаланувчига NOMA-да тенгликни
таъминлаш учун кўпроқ қувват берилади.
NOMA-нинг фойдали томонлари. NOMA анъанавий ортогонал кўп сонли
уланишдан (ОМА) бир неча жиҳатларда устунлик қилади, масалан:
1) Бир
вақтнинг ўзида ва бир хил частотали ресурс билан бир нечта
фойдаланувчиларга хизмат кўрсатиш ва SIC орқали шовқинларни бартараф
этиш орқали юқори спектрал самарадорликка эришилади; 2) Бу бир вақтнинг
ўзида хизмат кўрсатадиган фойдаланувчилар сонини кўпайтиради ва шу
билан массив уланишни қўллаб-қувватлайди; 3) бир вақтнинг ўзида узатиш
хусусияти туфайли фойдаланувчи ўз маълумотларини узатиш учун
режалаштирилган вақт оралиғидан ўтишга ҳожат йўқ ва шунинг учун у
камроқ кечикишлар билан маълумотларни узатади; 4) NOMA кучли ва
кучсиз фойдаланувчилар ўртасида қувватни мослаштиришни бошқариш
орқали фойдаланувчиларнинг тенглигини ва турли хил хизмат сифатини
сақлаб туриши мумкин; Хусусан, заиф фойдаланувчига кўпроқ қувват
ажратилганлиги сабабли, NOMA сотанинг юқори ўтказувчанлигини
таъминлайди ва шу билан фойдаланувчи имкониятларини яхшилайди.
Мавжуд NOMA ечимлари. Saito ва бошқалар биринчи бўлиб 5G уяли
алоқа тармоқлари учун NOMA имкониятларини очиб берди ва NOMA ОМА-
дан имкониятлари ва фойдаланувчилар тенглиги бўйича устунлигини
намойиш этди. Ўшандан бери бутун дунё бўйлаб тадқиқотчилар NOMA
концепциясини
кейинги
авлод
радиоэшиттириш
технологиясига
айлантиришни ўрганишни бошладилар.
NOMA-даги дастлабки ишларнинг
аксарияти битталик кириш битталик чиқишга (SISO - Single-Input Single-
Output)
қаратилган
бўлиб,
уларда
қувватни
тақсимлаш
ва
фойдаланувчиларнинг тенглиги асосий муаммо ҳисобланади.
NOMA-да
қувватни тақсимлаш нафақат сумма ставкасини максимал даражага
кўтаришга қаратилган, балки сумма ставкаси даражаси ва умуман
фойдаланувчи тенглигини инобатга олади.
Бунинг сабаби, агар мақсад сумма
ставкасини максимал даражага кўтариш бўлса ва шу билан ОМА орқали ҳеч
қандай фойда бўлмаса, NOMA кучли фойдаланувчига барча қувватни
тайинлайди. NOMA-да кучли ва заиф фойдаланувчилар учун индивидуал
ставкалар ОМА-даги кўрсаткичлардан юқори бўлишини кафолатлайдиган
динамик қувват тақсимлаш схемаси таклиф этилади.
Фойдаланувчиларнинг
тенглиги нуқтаи назаридан мос равишда max-min маълумотлар тезлиги ва
min-max узилиш эҳтимолини ҳисобга олади. Ифодаланган муаммолар яққол
кўзга ташланмаган бўлса-да, ҳар иккала ҳолатда ҳам оптимал ечимни
берадиган паст комплексли полином алгоритмлари ишлаб чиқилган. NOMA-
нинг ишлаш кўрсаткичларини уни кўп сонли-кириш кўп сонли-чиқиш
(MIMO - Multiple-Input Multiple-Output) технологияси билан бирлаштириш
54
орқали янада ошириш мумкин. MIMO-NOMA-да фойдаланувчилар
кластерларга бирлаштирилади ва NOMA фақат битта кластердаги
фойдаланувчилар орасида қўлланилади. Оптимал фойдаланувчи жуфтлигини
олиш унчалик аҳамиятли эмас, чунки тўла излашга кўп вақт сарфланиши
мумкин. Ҳисоблаш юкламасини енгиллаштириш учун тасодифий жуфтлик
қабул қилинади. Бундан ташқари, каналларнинг ўзаро корреляцияси ва
самарадорлик фарқига асосланиб, кўпроқ ресурсга муҳтож бўлган
фойдаланувчини
жуфтлаштириш
алгоритми
таклиф
қилинмоқда.
Фойдаланувчилар кластерларга бирлаштирилгандан сўнг, MIMO каналини
бир нечта параллел SISO
7
каналларига айлантирадиган бир хил кластердаги
фойдаланувчилар томонидан умумий кодлаш вектори тақсимланади.
Тадқиқот муаммолари. Шуниси эътиборга лойиқки, асосий тадқиқот
вазифаси юқорида муҳокама қилинган NOMA чекловларини енгиб ўтишдир.
Бундан ташқари, яна бир нечта очиқ масалаларни ҳал қилиш керак.
Биринчидан, BS ва фойдаланувчи қурилмаларининг зичлиги ошгани
сайин, кўп сотали тармоқларда ICI муаммоси жиддийлашиши мумкин.
Интерференцияларни камайтириш масаласи гетероген тармоқлар учун янада
қийинроқ бўлиши мумкин.
Иккинчидан, ташувчиларни бирлаштириш (CA) нинг NOMA
асосидаги тизим билан интегрaцияси фойдаланувчилар маълумотлари
оқимини янада ошириши мумкин. NOMA ечимлари учун қайси CА тури мос
келиши ҳали аниқланмаган.
Учинчидан, мураккаблиги паст бўлган ресурсларни тақсимлаш
алгоритмларини ишлаб чиқиш муҳимдир, чунки улар NOMA ишлашини
оптималлаштиришда ҳал қилувчи рол ўйнайди.
Тўртинчидан, NOMA-ни 5G, яъни катта MIMO ва mmWave учун
бошқа имкониятларни берувчи технологиялар билан интегрatsiя қилиш
муҳим аҳамиятга эга ва катта MIMO ва mmWave тармоқлари учун мос
бўлган NOMA ечимларини ўрганиш учун кўпроқ куч талаб этилади;
Ва ниҳоят, NOMA учун физик қатлам хавфсизлигини қандай амалга
ошириш кераклиги қизиқарли тадқиқот йўналиши ҳисобланади.
Хулоса қилиб мақолада NOMA нинг юқори спектрал самарадорлиги 5G
радиоэшиттириш учун жуда истиқболли эканлигини кўрсатади.
Бугунги
кунга келиб, NOMA турли хил нуқтаи назардан келиб чиққан ҳолда
ўрганилган, шу жумладан ресурсларни тақсимлаш ва тенглик томонларидан
ҳам.
NOMA потенсиали фақат SISO тизимлари билан чекланиб қолмайди;
унинг имкониятларини MIMO тизимларида NOMA-ни қўллаш орқали янада
ошириш мумкин.
NOMA-ни қўллаш алоқа тизимларига, шу жумладан
mmWave ва бошқа тизимларга ҳам кириб боради.
NOMA-ни янада амалий
қилиш учун унинг кўп сотали тармоқларда хато тарқалиши ва ICI каби
чекловларини енгиб ўтиш керак.
7
M. Zeng, A. Yadav, O. A. Dobre, G. I. Tsiropoulos, and H. V. Poor, “Capacity comparison between MIMO-
NOMA and MIMO-OMA with multiple users in a cluster,” accepted with minor revisions in IEEE J. Sel. Areas
Commun., Apr. 2017.
55
Do'stlaringiz bilan baham: |
