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On the Performance of MIMO-NOMA-Based Visible Light Communication Systems

讀後感:

今天讀了《On the Performance of MIMO-NOMA-Based Visible Light Communication Systems》有感如下:

摘要:在本文中,我們應用non-orthogonal multiple access(NOMA)技術去提高基於多輸入多輸出(MIMO)的多使用者可見光通訊(VLC)系統的可實現和速率。去確信在室內MIMO-NOMA-based VLC systems的有效性和低複雜功率分配,一種歸一化增益差分功率分配方法(NGDPA)是利用使用者通道條件首先提出的。我們通過數字化的模擬調差研究了室內2×2 MIMO-NOMAbased multi-user VLC system。獲得的結果展示2×2 MIMO-VLC system的可實現和速率可以有效的通過與NGDPA method結合的NOMA來提高。驗證了NOMA和NGDPA的結合實現速率提升到29.1%對比於有三個使用者的在2 ×2 MIMO-VLC system裡NOMA增益比分配方法。

NOMA(非正交的多路複用):是非常有希望的5G技術,其優點是可以提高頻譜效率(rate/bandwigth)和接入量。NOMA的核心理念是在傳送端使用疊加編碼(superposition coding),而在接收端使用SIC(successive interference cancelation),藉此,在相同的時頻資源塊上,通過不同的功率級在功率域實現多址接入。這個是主流的NOMA方案。

MIMO-NOMA-based multi-user VLC system的數學模型:

上圖介紹了K個使用者的2×2 MIMO-NOMA-VLC system。每個使用者對於兩個PD端都是同等的,可以完全有效的對LED的頻寬進行調製。此外,DC-biased optical OFDM (DCO-OFDM) modulation應用在the 2 × 2 MIMO-NOMA-VLC system。

上圖展示了使用DC-biased optical OFDM (DCO-OFDM) modulation的the 2 × 2 MIMO-NOMA-VLC system,x表示輸入訊號,經過DCO-OFDM調製,功率疊加和DC偏置的新增,收穫到的輸入訊號可以被表達成:

功率分配方法:

功率分配方法在NOMA systems中起到了重要的作用,它對於在cost-sensitive MIMO-VLC systems中應用NOMA技術是一個關鍵的挑戰。在本文的工作中,兩個低複雜度的功率分配方法介紹在MIMO-NOMA-VLC systems中,主要的工作重點是估計MIMO-NOMA-based VLC systems使用低複雜功率分配的sum rate。為保證使用者的公平,使用者配對和分組技術可以被使用,文中不詳細說明。

Gain Ratio Power Allocation (GRPA):增益比功率分配方式

作為一個簡單但有效的功率分配方式,GRPA對於single-LED NOMA-VLC systems所提出。在GRPA中,功率分配取決於每個使用者的光通道收益,GRPA方法可以普遍應用在MIMO-NOMA-based VLC systems中,光功率分配為:

Normalized Gain Difference Power Allocation (NGDPA):歸一化增益差分分配方式

為了去進一步提高MIMO-NOMA-VLC systems中可實現的sum rate,本文提出一個有效的和低複雜度的NGDPA方式。通過利用光通道增益差分,光功率分配為:

結論:

在這篇文章中,一個利用使用者通道條件的新型NGDPA方法,在計算複雜度較低的室內MIMO-NOMA-VLC系統中進行自適應高效的功率分配。模擬結果表明,一個室內2 × 2 MIMO-VLC system,NOMA with NGDPA比NOMA with GRPA實現更好的sum rate,總和率提高29.1%可以通過利用與NGDPA諾瑪2×2 MIMO-VLC系統有三個使用者。也同時證明了兩或三個使用者通過使用NOMA with NGDPA in the 2 × 2 MIMO-VLC system可以實現相同的頻寬速率。此外,NGDPA的頻寬速率增益在系統擁有更多使用者時比GPRA更有效。因此,MIMO-NOMA結合提出的NGDPA方法對於未來的多使用者高速的VLC系統是有希望的。