Published December 1, 2021
| Version v1
Publication
Joint power control and user grouping for uplink power domain non-orthogonal multiple access
Creators
- 1. University of Engineering and Technology Peshawar
- 2. Taif University
- 3. Suez Canal University
Description
Orthogonal multiple access schemes based on assignment of communication resource blocks among multiple contenders, although widely available, still necessitate an upper limit on the number of concurrent users for minimization of multiple-user interference. The feature thwarts efforts to cater for pressing connectivity demands posed by modern-day cellular communication networks. Non-orthogonal multiple access, regarded as a key advancement towards realization of high-speed 5G wireless communication networks, enables multiple users to access the same set of resource blocks non-orthogonally in terms of power with controllable interference, thereby allowing for overall performance enhancement. Owing to the combinatorial nature of the underlying optimization problem involving user pairing/grouping scheme, power control and decoding order, the computational complexity in determining optimal and sub-optimal solutions remains considerably high. This work proposes three novel alternative approaches (Randomly, 2-Opt and Hybrid) for arriving at a near-optimal solution for the problem of user pairing/grouping. The algorithms not only offer reduced computational complexity but also outperform orthogonal multiple access and existing schemes reported in the literature for uplink non-orthogonal multiple access systems.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
لا تزال مخططات الوصول المتعدد المتعامد القائمة على تعيين كتل موارد الاتصال بين المتنافسين المتعددين، على الرغم من توفرها على نطاق واسع، تتطلب حدًا أعلى لعدد المستخدمين المتزامنين لتقليل التداخل بين المستخدمين المتعددين. تحبط هذه الميزة الجهود المبذولة لتلبية متطلبات الاتصال الملحة التي تفرضها شبكات الاتصالات الخلوية الحديثة. يمكّن الوصول المتعدد غير المتعامد، الذي يعتبر تقدمًا رئيسيًا نحو تحقيق شبكات اتصالات لاسلكية 5G عالية السرعة، العديد من المستخدمين من الوصول إلى نفس المجموعة من كتل الموارد بشكل غير متعامد من حيث الطاقة مع تداخل يمكن التحكم فيه، مما يسمح بتحسين الأداء العام. نظرًا للطبيعة التوافقية لمشكلة التحسين الأساسية التي تنطوي على مخطط إقران/تجميع المستخدم والتحكم في الطاقة وترتيب فك التشفير، يظل التعقيد الحسابي في تحديد الحلول المثلى ودون المثلى مرتفعًا إلى حد كبير. يقترح هذا العمل ثلاثة مناهج بديلة جديدة (عشوائيًا، 2 - Opt و Hybrid) للتوصل إلى حل شبه مثالي لمشكلة إقران/تجميع المستخدمين. لا توفر الخوارزميات تعقيدًا حسابيًا منخفضًا فحسب، بل تتفوق أيضًا على الوصول المتعدد المتعامد والمخططات الحالية المبلغ عنها في الأدبيات الخاصة بأنظمة الوصول المتعدد غير المتعامد للوصلة الصاعدة.Translated Description (French)
Les schémas d'accès multiples orthogonaux basés sur l'attribution de blocs de ressources de communication entre plusieurs concurrents, bien que largement disponibles, nécessitent toujours une limite supérieure sur le nombre d'utilisateurs simultanés pour minimiser les interférences entre plusieurs utilisateurs. Cette fonctionnalité contrecarre les efforts visant à répondre aux demandes pressantes de connectivité posées par les réseaux de communication cellulaire modernes. L'accès multiple non orthogonal, considéré comme une avancée clé vers la réalisation de réseaux de communication sans fil 5G à haut débit, permet à plusieurs utilisateurs d'accéder au même ensemble de blocs de ressources de manière non orthogonale en termes de puissance avec des interférences contrôlables, permettant ainsi une amélioration globale des performances. En raison de la nature combinatoire du problème d'optimisation sous-jacent impliquant le schéma d'appariement/regroupement des utilisateurs, le contrôle de la puissance et l'ordre de décodage, la complexité de calcul pour déterminer les solutions optimales et sous-optimales reste considérablement élevée. Ce travail propose trois nouvelles approches alternatives (Randomly, 2-Opt et Hybrid) pour arriver à une solution quasi-optimale au problème de l'appariement/regroupement des utilisateurs. Les algorithmes offrent non seulement une complexité de calcul réduite, mais surpassent également les accès multiples orthogonaux et les schémas existants rapportés dans la littérature pour les systèmes d'accès multiples non orthogonaux en liaison montante.Translated Description (Spanish)
Los esquemas de acceso múltiple ortogonales basados en la asignación de bloques de recursos de comunicación entre múltiples contendientes, aunque ampliamente disponibles, aún requieren un límite superior en el número de usuarios concurrentes para minimizar la interferencia de múltiples usuarios. La función frustra los esfuerzos para satisfacer las apremiantes demandas de conectividad que plantean las redes de comunicación celular modernas. El acceso múltiple no ortogonal, considerado como un avance clave hacia la realización de redes de comunicación inalámbrica 5G de alta velocidad, permite a múltiples usuarios acceder al mismo conjunto de bloques de recursos de forma no ortogonal en términos de potencia con interferencia controlable, lo que permite una mejora general del rendimiento. Debido a la naturaleza combinatoria del problema de optimización subyacente que involucra el esquema de emparejamiento/agrupamiento de usuarios, el control de potencia y el orden de decodificación, la complejidad computacional para determinar las soluciones óptimas y subóptimas sigue siendo considerablemente alta. Este trabajo propone tres enfoques alternativos novedosos (Randomly, 2-Opt e Hybrid) para llegar a una solución casi óptima para el problema del emparejamiento/agrupamiento de usuarios. Los algoritmos no solo ofrecen una complejidad computacional reducida, sino que también superan el acceso múltiple ortogonal y los esquemas existentes informados en la literatura para sistemas de acceso múltiple no ortogonales de enlace ascendente.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحكم المشترك في الطاقة وتجميع المستخدمين للوصول المتعدد غير المتعامد لنطاق طاقة الوصلة الصاعدة
- Translated title (French)
- Contrôle de puissance conjoint et regroupement d'utilisateurs pour un accès multiple non orthogonal dans le domaine de puissance de la liaison montante
- Translated title (Spanish)
- Control de potencia conjunto y agrupación de usuarios para acceso múltiple no ortogonal de dominio de potencia de enlace ascendente
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3215424406
- DOI
- 10.1177/15501477211057443
References
- https://openalex.org/W1733806262
- https://openalex.org/W2060826581
- https://openalex.org/W2102241149
- https://openalex.org/W2148622067
- https://openalex.org/W2328460782
- https://openalex.org/W2343448572
- https://openalex.org/W2509696551
- https://openalex.org/W2510978767
- https://openalex.org/W2626422957
- https://openalex.org/W2724983237
- https://openalex.org/W2735500522
- https://openalex.org/W2766913795
- https://openalex.org/W2769456309
- https://openalex.org/W2781685762
- https://openalex.org/W2789703398
- https://openalex.org/W2793364779
- https://openalex.org/W2895163131
- https://openalex.org/W2895868451
- https://openalex.org/W2911089859
- https://openalex.org/W2913219245
- https://openalex.org/W2914920058
- https://openalex.org/W2956151454
- https://openalex.org/W2964279457
- https://openalex.org/W2964676452
- https://openalex.org/W2981181432
- https://openalex.org/W2989233061
- https://openalex.org/W3100532295
- https://openalex.org/W3144149715
- https://openalex.org/W4241682253
- https://openalex.org/W4249428871
- https://openalex.org/W4253311268
- https://openalex.org/W4255390251
- https://openalex.org/W4365799960