طراحي و ارزيابي كارآيي روش‌هاي كاهش PAPR در لينك فروسوي سيستم‌هاي OFDM-NOMA بر پايه ارسال جزئي دنباله

Design and Performance Evaluation of PTS-Based PAPR Reduction Methods for the Downlink of OFDM-NOMA Systems

ظهور تكنولوژي­هاي جديد مانند اينترنت اشياء و سيستم­هاي جديد مخابرات و پخش بي­سيم نياز به نرخ داده بالاتر، اتصال گسترده، پوشش بهتر و بقيه بهبودها را دو چندان كرده­است. سيستم ادغام تقسيم فركانسي متعامد (OFDM) بر اساس دسترسي چندگانه غيرمتعامد (NOMA) يكي از روش­هاي نويدبخش براي استفاده در لايه فيزيكي سيستم­هاي مخابراتي جديد است. با استفاده از روش مدولاسيون تقسيم فركانسي متعامد، تداخل بين سمبلي بوجود آمده به دليل گستره تأخيركانال بي­سيم حدف و نرخ ارسال داده بالا قابل دسترسي مي­شود. از طرف ديگر، در روش دسترسي چندگانه غيرمتعامد با اشتراك گذاري منابع فركانسي بين چندين كاربر، بهره وري طيفي سيستم افزايش مي ­يابد. به همين دليل، سيستم­هاي ادغام تقسيم فركانسي متعامد بر اساس دسترسي چندگانه غيرمتعامد مي­توانند نرخ داده را در سيستم­هاي نوين مخابراتي به شكل قابل­ توجهي افزايش دهند. نسبت بيشينه توان به ميانگين توان (PAPR) بالا يكي از مشكلات اصلي سيستم­هاي ادغام تقسيم فركانسي متعامد است كه باعث مي­شود تقويت كننده توان در ناحيه غيرخطي كار كند و كارآيي سيستم كاهش يابد. بدليل خواص خاص سيستم­هاي OFDM-NOMA، بيشتر روش­هاي كاهش PAPR مناسب اين سيستم­ها نيستند. در اين مقاله، عملكرد سه روش مختلف كاهش PAPR بر اساس روش ارسال جزئي دنباله (PTS) را براي استفاده در لينك فروسو سيستم OFDM-NOMA مورد مطالعه و بررسي قرار مي­دهيم. هر كدام از روش­هاي پيشنهاد شده را به كمك بلوك دياگرام­هاي مربوطه توصيف مي­كنيم. در نهايت، مناسب­ترين روش را از لحاظ پيچيدگي محاسباتي، كاهش PAPR و نرخ خطاي بيت براي استفاده در لينك فروسو سيستم­هاي OFDM-NOMA پيشنهاد مي ­كنيم.

Advent of new systems, such as the Internet of Things (IoT) and novel communication and broadcasting systems, calls for higher data rates, massive connectivity, better cell coverage, and other improvements. Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) and non-orthogonal multiple access (NOMA) are amongst the promising modulation and multiple access schemes which are candidates to be implemented in the physical layer of the new systems. High data rates are achievable via OFDM which mitigates Inter- Symbol Interference (ISI) caused by the delay spread of the wireless channels. On the other hand, NOMA improves the spectral efficiency of the system by allowing users to share frequency band resources. Therefore, OFDM based NOMA (OFDM-NOMA) techniques have the potential to considerably increase the attainable data rate in novel communication systems. High peak-to-average power ratio (PAPR) is one of the issues in OFDM systems which makes high-power amplifier (HPA) to work in the non-linear region and degrades system performance. Due to the special properties of OFDM-NOMA systems, most of the PAPR reduction methods are not suitable for them. In this paper, we analyze the performance of three PTS-based PAPR reduction methods in OFDM-NOMA systems. Functional block diagram of these schemes is presented. Finally, we will compare their computational complexity, PAPR reduction, and system bit error rate (BER) performance to select the most proper PAPR reduction scheme for OFDM-NOMA systems.