Published November 22, 2021
| Version v1
Publication
Open
Impact of CCI on Performance Analysis of Downlink Satellite-Terrestrial Systems: Outage Probability and Ergodic Capacity Perspective
Creators
- 1. VSB - Technical University of Ostrava
- 2. Industrial University of Ho Chi Minh City
- 3. Asia University
Description
Abstract The evolution of non-orthogonal multiple access (NOMA) has raised many opportunities for massive connectivity with less latency in signal transmissions at great distances. Power-Domain NOMA transmits user signals superimposed in the same resource block by varying the power coefficient of each user according to their channel state information (CSI). At the receiver's end, successive interference cancellation (SIC) is performed to extract the desired signal from the superimposed signal. Imperfect CSI should therefore be studied in this context. Satellite-terrestrial networks and relay networks have already gained significance in the field of communications through their efficient data transmission techniques. We aimed to integrate NOMA with a satellite communications network under both imperfect CSI and co-channel interference (CCI) from nearby systems with respect to analysis of ground user performance. In our considered system, two users perform downlink communications under Power-Domain NOMA. We analyzed the performance of this system with two modes of shadowing effect: Heavy Shadowing (HS) and Average Shadowing (AS). Performance was analyzed in terms of the outage probability and ergodic capacity of the system. We derived closed-form expressions and performed a numerical analysis. We discovered that the performance of two destinations depends on the strength of the transmit power at the satellite. However, floor outage occurs because the system depends on other parameters, such as satellite link modes, noise levels, and the number of interference sources. More specifically, if, for example, the number of interference sources is 5, the outage performance of the system experiences a decrease of approximately 40% at a signal to noise ratio (SNR) of 30 dB at the satellite. Outage probability and ergodic capacity became saturated at SNRs of 50 dB and 45 dB, respectively. To verify the authenticity of the derived closed-form expressions, we also performed Monte-Carlo simulations.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
أثار تطور الوصول المتعدد غير المتعامد (NOMA) العديد من الفرص للاتصال الهائل مع وقت استجابة أقل في إرسال الإشارات على مسافات بعيدة. ينقل Power - Domain NOMA إشارات المستخدم المتراكبة في نفس كتلة الموارد عن طريق تغيير معامل الطاقة لكل مستخدم وفقًا لمعلومات حالة القناة (CSI) الخاصة به. في نهاية جهاز الاستقبال، يتم إلغاء التداخل المتتالي (SIC) لاستخراج الإشارة المطلوبة من الإشارة المتراكبة. لذلك يجب دراسة CSI غير الكامل في هذا السياق. اكتسبت الشبكات الساتلية الأرضية وشبكات الترحيل بالفعل أهمية في مجال الاتصالات من خلال تقنيات نقل البيانات الفعالة. كنا نهدف إلى دمج NOMA مع شبكة اتصالات الأقمار الصناعية تحت كل من CSI غير الكامل وتداخل القناة المشتركة (CCI) من الأنظمة القريبة فيما يتعلق بتحليل أداء المستخدم الأرضي. في نظامنا المدروس، يقوم مستخدمان بإجراء اتصالات الوصلة الهابطة تحت اسم Power - Domain NOMA. قمنا بتحليل أداء هذا النظام باستخدام وضعين من تأثير التظليل: التظليل الثقيل (HS) والتظليل المتوسط (AS). تم تحليل الأداء من حيث احتمالية الانقطاع والقدرة الاستيعابية للنظام. لقد اشتقينا تعبيرات ذات شكل مغلق وأجرينا تحليلًا رقميًا. اكتشفنا أن أداء وجهتين يعتمد على قوة قوة الإرسال في القمر الصناعي. ومع ذلك، يحدث انقطاع الأرضية لأن النظام يعتمد على معلمات أخرى، مثل أوضاع ربط الأقمار الصناعية ومستويات الضوضاء وعدد مصادر التداخل. وبشكل أكثر تحديدًا، إذا كان عدد مصادر التداخل، على سبيل المثال، 5، فإن أداء انقطاع النظام يواجه انخفاضًا بنسبة 40 ٪ تقريبًا عند نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) البالغة 30 ديسيبل في القمر الصناعي. أصبح احتمال الانقطاع والقدرة على العمل مشبعين عند SNRs من 50 ديسيبل و 45 ديسيبل، على التوالي. للتحقق من صحة تعبيرات الشكل المغلق المشتقة، أجرينا أيضًا محاكاة مونت كارلو.Translated Description (French)
Résumé L'évolution de l'accès multiple non orthogonal (NOMA) a ouvert de nombreuses possibilités de connectivité massive avec moins de latence dans les transmissions de signaux à grande distance. Le NOMA POWER-DOMAIN transmet des signaux utilisateur superposés dans le même bloc de ressources en faisant varier le coefficient de puissance de chaque utilisateur en fonction de leurs informations d'état de canal (CSI). À la fin du récepteur, une annulation d'interférence successive (SIC) est effectuée pour extraire le signal souhaité du signal superposé. Les CSI imparfaits doivent donc être étudiés dans ce contexte. Les réseaux satellite-terrestres et les réseaux relais ont déjà pris de l'importance dans le domaine des communications grâce à leurs techniques efficaces de transmission de données. Notre objectif était d'intégrer LE NOMA à un réseau de communications par satellite sous des interférences CSI et co-canal (CCI) imparfaites provenant de systèmes voisins en ce qui concerne l'analyse des performances des utilisateurs au sol. Dans notre système considéré, deux utilisateurs effectuent des communications en liaison descendante sous le NOMA POWER-DOMAIN. Nous avons analysé les performances de ce système avec deux modes d'effet d'ombrage : Heavy Shadowing (HS) et Average Shadowing (AS). Les performances ont été analysées en termes de probabilité de panne et de capacité ergodique du système. Nous avons dérivé des expressions de forme fermée et effectué une analyse numérique. Nous avons découvert que la performance de deux destinations dépend de la force de la puissance d'émission au niveau du satellite. Cependant, une panne de plancher se produit parce que le système dépend d'autres paramètres, tels que les modes de liaison par satellite, les niveaux de bruit et le nombre de sources d'interférence. Plus précisément, si, par exemple, le nombre de sources d'interférence est de 5, les performances de coupure du système subissent une diminution d'environ 40% à un rapport signal sur bruit (SNR) de 30 dB au niveau du satellite. La probabilité de panne et la capacité ergodique sont devenues saturées à des SNR de 50 dB et 45 dB, respectivement. Pour vérifier l'authenticité des expressions fermées dérivées, nous avons également effectué des simulations Monte-Carlo.Translated Description (Spanish)
Resumen La evolución del acceso múltiple no ortogonal (NOMA) ha planteado muchas oportunidades para la conectividad masiva con menos latencia en las transmisiones de señales a grandes distancias. Power-Domain NOMA transmite señales de usuario superpuestas en el mismo bloque de recursos variando el coeficiente de potencia de cada usuario de acuerdo con su información de estado del canal (CSI). En el extremo del receptor, se realiza una cancelación sucesiva de interferencias (SIC) para extraer la señal deseada de la señal superpuesta. Por lo tanto, la CSI imperfecta debe estudiarse en este contexto. Las redes satélite-terrestres y las redes de retransmisión ya han adquirido importancia en el campo de las comunicaciones a través de sus eficientes técnicas de transmisión de datos. Nuestro objetivo era integrar NOMA con una red de comunicaciones por satélite bajo CSI imperfecto e interferencia cocanal (CCI) de sistemas cercanos con respecto al análisis del rendimiento del usuario en tierra. En nuestro sistema considerado, dos usuarios realizan comunicaciones de enlace descendente bajo Power-Domain NOMA. Analizamos el rendimiento de este sistema con dos modos de efecto de sombreado: Heavy Shadowing (HS) y Average Shadowing (AS). El rendimiento se analizó en términos de la probabilidad de interrupción y la capacidad ergódica del sistema. Derivamos expresiones de forma cerrada y realizamos un análisis numérico. Descubrimos que el rendimiento de dos destinos depende de la fuerza de la potencia de transmisión en el satélite. Sin embargo, la interrupción del piso ocurre porque el sistema depende de otros parámetros, como los modos de enlace satelital, los niveles de ruido y la cantidad de fuentes de interferencia. Más específicamente, si, por ejemplo, el número de fuentes de interferencia es 5, el rendimiento de interrupción del sistema experimenta una disminución de aproximadamente el 40% a una relación señal/ruido (SNR) de 30 dB en el satélite. La probabilidad de interrupción y la capacidad ergódica se saturaron a SNR de 50 dB y 45 dB, respectivamente. Para verificar la autenticidad de las expresiones de forma cerrada derivadas, también realizamos simulaciones de Monte-Carlo.Files
latest.pdf.pdf
Files
(560.2 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:19c4517e7f8c1c738ea93bf01bc9e2d0
|
560.2 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تأثير CCI على تحليل أداء أنظمة الأقمار الصناعية الأرضية للوصلة الهابطة: احتمالية الانقطاع ومنظور السعة الإرجودية
- Translated title (French)
- Impact de l'ICC sur l'analyse des performances des systèmes satellitaires terrestres en liaison descendante : Probabilité de panne et perspective de capacité ergonomique
- Translated title (Spanish)
- Impact of CCI on Performance Analysis of Downlink Satellite-Terrestrial Systems: Outage Probability and Ergodic Capacity Perspective
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3215979915
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-1067017/v1
References
- https://openalex.org/W1532381648
- https://openalex.org/W1967280221
- https://openalex.org/W2009522456
- https://openalex.org/W2027563534
- https://openalex.org/W2032504554
- https://openalex.org/W2086804994
- https://openalex.org/W2102600815
- https://openalex.org/W2103078888
- https://openalex.org/W2107210078
- https://openalex.org/W2188931815
- https://openalex.org/W2233021649
- https://openalex.org/W2327502233
- https://openalex.org/W2511696850
- https://openalex.org/W2515756451
- https://openalex.org/W2592844951
- https://openalex.org/W2621874875
- https://openalex.org/W2734990044
- https://openalex.org/W2784063444
- https://openalex.org/W2792996463
- https://openalex.org/W2794036548
- https://openalex.org/W2796030146
- https://openalex.org/W2890231841
- https://openalex.org/W2892656107
- https://openalex.org/W2910220322
- https://openalex.org/W2911529145
- https://openalex.org/W2936138965
- https://openalex.org/W2954253723
- https://openalex.org/W2954747492
- https://openalex.org/W2960550778
- https://openalex.org/W2974232201
- https://openalex.org/W2977425326
- https://openalex.org/W2977616748
- https://openalex.org/W2996847657
- https://openalex.org/W2999707958
- https://openalex.org/W3023676529
- https://openalex.org/W3044169398
- https://openalex.org/W3101650196
- https://openalex.org/W3151627678
- https://openalex.org/W4230959423
- https://openalex.org/W4298071626