Przegląd metod wielodostępu nieortogonalnego i możliwości ich zastosowania w systemach 5G i 6G

• Autorzy: Wesołowski Krzysztof

Identyfikatory

DOI

10.15199/59.2025.4.2

Warianty tytułu

EN

Overview of non-orthogonal multiple access methods and their possible applications in 5G and 6G systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule dokonano przeglądu metod wielodostępu nieortogonalnego, w szczególności wielodostępu NOMA realizowanego w dziedzinie mocy. Po ogólnym podsumowaniu metod wielodostępu ortogonalnego OMA stosowanych w kolejnych generacjach komunikacji bezprzewodowej, wymieniono podstawowe metody wielodostępu NOMA w dziedzinie kodowej a następnie wyjaśniono zasadę działania systemu NOMA w dziedzinie mocy. Dokonano podstawowej analizy i porównania granicznej przepływności z wielodostępem OMA. Z kolei przedstawiono zaproponowane uprzednio przez autorów ulepszenie procesu kompensacji interferencji w łączu w górę systemu z wielodostępem NOMA w dziedzinie mocy. Następnie przeanalizowano podstawowe własności i zasady działania wielodostępu NOMA w przypadku transmisji wieloantenowej MISO i na podstawie literatury pokazano rozwiązania konkurencyjne, takie jak system wielu użytkowników z liniowym prekodowaniem (MU-LP) oraz system RSMA z rozdzielaniem transmitowanych wiadomości i częściową kompensacją interferencji. W podsumowaniu stwierdzono możliwość zastosowania wielodostępu NOMA w masowej transmisji między maszynami (IoT).

EN

The paper reviews non-orthogonal multiple access methods, in particular NOMA multiple access implemented in the power domain. After a general summary of orthogonal multiple access methods (OMA) used in subsequent generations of wireless communication, the basic NOMA multiple access methods in the code domain are listed, and then the operating principle of the NOMA system in the power domain is explained. Basic analysis and comparison of achievable rates with OMA multiple access are made. In turn, an improvement of the uplink interference compensation process of the system with NOMA in the power domain, previously proposed by the authors, is presented. Then, the basic properties and operating principles of the NOMA multiple access in the case of multi-antenna MISO transmission are analyzed and, based on the literature, competitive solutions are shown, such as the multi-user system with linear precoding (MU-LP) and the RSMA system with rate splitting and partial interference compensation. The paper ends with the conclusion about the possibility of using NOMA multiple access in massive machine-to-machine (IoT) communication.

Słowa kluczowe

PL

wielodostęp; OMA; NOMA; interferencja; kompensator interferencji; kodowanie wstępne; systemy wieloantenowe MIMO

EN

multiple access; OMA; NOMA; interference; interference cancellation; precoding; MIMO multiple antenna systems

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne
• Rocznik: 2025
• Tom: nr 4
• Strony: 17--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wesołowski Krzysztof

• Instytut Radiokomunikacji, Politechnika Poznańska

Bibliografia

• [1] Saito, Y., Kishiyama, Y., Benjebbour, A., Nakamura, T., Li, A., Higuchi, K., Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) for Cellular Future Radio Access, 2013 IEEE 77th Veh. Technol. Conf. (VTC Spring), 1-5.
• [2] Liu, Y., Qin, Z., Elkashlan, M., Ding, Z., Nallanathan, A., Hanzo, L., Non-Orthogonal Multiple Access for 5G and Beyond, Proceedings of the IEEE, (2017) 105, nr 12, 2347-2381.
• [3] Brannstrom, F., Aulin, T.M., Rasmussen L.K., Iterative Detectors for Trellis-Code Multiple-Access, IEEE Trans. Commun., (2002), 50, nr 9, 1478–1485.
• [4] Liu, L., Tong, J., Ping, L., Analysis and Optimization of CDMA Systems with Chip-Level Interleavers, IEEE J. Sel. Areas Commun., (2006), 24, nr 1, 141–150.
• [5] Hoshyar, R., Wathan, F.P., Tafazolli, R., Novel Low-Density Signature for Synchronous CDMA Systems over AWGN Channel, IEEE Trans. Signal Process., (2008), 56, nr 4, 1616–1626.
• [6] Yuan, Z., Yu, G., Li, W., Yuan, Y., Wang, X., Xu, J., Multi-User Shared Access for Internet of Things,” Proc. IEEE Veh. Technol. Conf. (VTC- -Spring), (2016), 1–5.
• [7] Chen, S., Ren, B., Gao, Q., Kang, S., Sun, S., Niu, K., Pattern Division Multiple Access—A Novel Nonorthogonal Multiple Access for Fifth-Generation Radio Networks, IEEE Trans. Veh. Technol., (2016), 66, nr 4, 3185–3196.
• [8] Ding, Z., Liu, Y., Choi, J., Sun, Q., Elkashlan, M., I, Ch.-L., Poor, H.V., Application of Non-Orthogonal Multiple Access in LTE and 5G Networks, IEEE Commun. Mag., (2017) 55, nr 2, 185–191.
• [9] Vaezi, M., Schober, R., Ding, Z., Poor, H.V., Non-Orthogonal Multiple Access: Common Myths and Critical Questions, IEEE Wireless Comm., (2019), October, 174-180.
• [10] Ghazi, H.S., Wesołowski, K.W., Improved Detection in Successive Interference Cancellation NOMA OFDM Receiver, IEEE Access, (2019), 7, 103325–103335.
• [11] 3GPP TR 38.812, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Study on Non- -Orthogonal Multiple Access (NOMA) for NR (Release 16), V16.0.0 (2018-12).
• [12] Clerckx, B., Mao, Y., Schober, R., Jorswieck, E.A., Love, D.J., Yuan, J., Hanzo, L., Li, G.Y., Larsson, E.G., Caire, G., In NOMA Efficient in Multi-Antenna Networks? A Critical Look at Next Generation Multiple Access Techniques. IEEE Open Journal of Communication Society, (2021), 2, 1310-1342.
• [13] Mao, Y., Dizdar, O., Clerckx, B., Schober, R., Popovski, P., Poor, H.V., Rate-Splitting Multiple Access: Fundamentals, Survey, and Future Research Trends, IEEE Commun. Surveys & Tutorials, (2022), 24(4), 2073-2126.
• [14] Mondal, S., Bepari, D., Chandra A., Singh, K., Li. Ch.-P., Ding Z., A Comprehensive Survey on NOMA-Based Backscatter Communication for IoT Applications, artykuł zaakceptowany do publikacji w IEEE Internet of Things Journal, DOI 10.1109/JIOT.2025.3548581.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).