انتخاب رله جهت افزایش نرخ داده شبکه در سیستم رادیو شناختی با به کارگیری روش دسترسی چندگانه غیر متعامد (NOMA)

دسترسی چندگانه‎ی غیر متعامد (NOMA)یکی از روش‎های دسترسی رادیویی برای بهبود عملکرد در نسل آینده‎ی مخابرات سلولی است. ویژگی اصلی NOMA این است که به چندین کاربر در یک زمان و یک فرکانس اما با سطوح توان مختلف سرویس‎دهی می‎نماید که موجب افزایش بهره‎وری طیفی در مقایسه با روش‎های دسترسی چندگانه‎ی متعامد (OMA) می‎شود. در طرحNOMA ، امکان استفاده‎ی هم‎زمان تمامی کاربران از کل پهنای باند سیستم برای انتقال داده با به‎کارگیری تکنیک کدینگ برهم‎نهی (SC) در فرستنده فراهم شده و سیگنال‎های ترکیبی ارسال می‎شوند. در گیرنده نیز با استفاده از تکنیک حذف تداخل متوالی (SIC)، سیگنال‎های ترکیب شده آشکارسازی می‎شوند و با ایجاد امکان استفاده‎ی مجدد از یک زیرحامل، بهره‎وری انرژی و بهره‎وری طیفی در سیستم افزایش می‎یابد. از سوی دیگر، رادیو شناختی (CR) به عنوان رویکردی جهت بهبود بهره‎وری طیفی شناخته شده است. با استفاده از تکنیک NOMA در CR (CR-NOMA)، استفاده‎ی کاربران ثانویه (SU) برای دسترسی به طیف مجوز دار امکان پذیر و توان عملیاتی سیستم به طور گسترده‎ای افزایش می‎یابد. استفاده از NOMA تضمین می‎کند که هر دو دسته کاربر PU و SU به طور هم‎زمان سرویس‎دهی شوند، بدون این‎که در عملکرد شبکه‎ی اولیه تغییری ایجاد شود که به‎طور کاملا موثری بهره‎وری طیفی را افزایش می‎دهد.شبکه‎ی مورد بررسی در این مقاله، شامل یک ایستگاه پایه (BS)، یک کاربر اولیه و تعدادی کاربر ثانویه است. ایستگاه پایه دو پیام مجزا برای کاربر اولیه و شبکه‎ی ثانویه دارد و برای ارسال هم‎زمان و هم‎فرکانس این دو پیام از تکنیک دسترسی چندگانه‎ی غیر متعامد استفاده می‎کند. فرض شده است که بین ایستگاه پایه و کاربر اولیه مسیر مستقیم وجود ندارد. در این حالت، از کاربران ثانویه به عنوان رله برای ارسال پیام به کاربر اولیه استفاده خواهد شد. هدف نهایی، انتخاب یکی از کاربران ثانویه به عنوان رله می‎باشد با این شرط که شبکه‎ی اولیه به حداقل نرخ ارسال داده‎ی مورد نیاز برسد و شبکه‎ی ثانویه نیز تا حد امکان دارای نرخ ارسال بالایی باشد. جهت نیل به این هدف چندین الگوریتم انتخاب رله در سیستم رادیو شناختی با استفاده از تکنیک NOMA مشارکتی مورد بررسی قرار گرفته است و در نهایت با انجام شبیه‎سازی و مقایسه‎ی آنها، نشان داده شده که الگوریتم انتخاب رله‎ی Max-Min نسبت به سایر الگوریتم‎های بررسی شده، تاثیر بیشتری بر افزایش نرخ داده شبکه‎ دارد.

Keywords:

دسترسی چندگانه غیر متعامد (NOMA) , ارتباطات مشارکتی , سیستم‎ رادیو شناختی , انتخاب رله