Sparse Code Multiple Access applied in the Generalized Frequency Division Multiplexing

2018 ◽  
Author(s):  
Guilherme Pedro Aquino ◽  
Luciano Leonel Mendes
Keyword(s):  
Multiple Access ◽  
Sparse Code ◽  
Frequency Division Multiplexing ◽  
Frequency Division

scholarly journals Sparse code multiple access on the generalized frequency division multiplexing

2020 ◽  
Vol 2020 (1) ◽  
Author(s):  
Guilherme P. Aquino ◽  
Luciano L. Mendes
Keyword(s):  
Communication Systems ◽  
Orthogonal Frequency Division Multiplexing ◽  
Multiple Access ◽  
Physical Layer ◽  
Spectrum Efficiency ◽  
Sparse Code ◽  
Frequency Division Multiplexing ◽  
Frequency Division ◽  
Time Frequency ◽  
Performance Loss

Abstract Recent advances in the communication systems culminated in a new class of multiple access schemes, named non-orthogonal multiple access (NOMA), where the main goal is to increase the spectrum efficiency by overlapping data from different users in a single time-frequency resource used by the physical layer. NOMA receivers can resolve the interference among data symbols from different users, increasing the overall system spectrum efficiency without introducing symbol error rate (SER) performance loss, which makes this class of multiple access techniques interesting for future mobile communication systems. This paper analyzes one promising NOMA technique, called sparse code multiple access (SCMA), where C users can share U<C time-frequency resources from the physical layer. Initially, the SCMA and orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) integration is considered, defining a benchmark for the overall SER performance for the multiple access technique. Furthermore, this paper proposes the SCMA and generalized frequency division multiplexing (GFDM) integration. Since GFDM is a highly flexible non-orthogonal waveform that can mimic several other waveforms as corner cases, it is an interesting candidate for future wireless communication systems. This paper proposes two approaches for combining SCMA and GFDM. The first one combines a soft equalizer, called block expectation propagation (BEP), and a multi-user detection (MUD) scheme based on the sum-product algorithm (SPA). This approach achieves the best SER performance, but with the significant increment of the complexity at the receiver. In the second approach, BEP is integrated with a simplified MUD, which is an original contribution of this paper, aiming for reducing the receiver’s complexity at the cost of SER performance loss. The solutions proposed in this paper show that SCMA-GFDM can be an interesting solution for future mobile networks.

scholarly journals Performance Analysis of OFDMA vs. NOMA in Cognitive Radio Network

2021 ◽  
Vol 9 (VI) ◽  
pp. 2483-2488
Author(s):  
E. Alwin Richard
Keyword(s):  
Communication Systems ◽  
Orthogonal Frequency Division Multiplexing ◽  
Multiple Access ◽  
Spectrum Efficiency ◽  
Frequency Division Multiplexing ◽  
Frequency Division ◽  
Time Frequency ◽  
New Class ◽  
Overlapping Data ◽  
Multiple Access Schemes

Recent advancements in communication systems have resulted in a new class of multiple access schemes known as non-orthogonal multiple access (NOMA), the primary goal of which is to increase spectrum efficiency by overlapping data from different users in a single time-frequency resource used by the physical layer. NOMA receivers can resolve interference between data symbols from various users, hence increasing throughput. Initially, the combination of SCMA and orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is addressed, establishing a baseline for the overall SER performance of the multiple access strategy. Furthermore, this work suggests the merging of SCMA with generalised frequency division multiplexing (GFDM).GFDM is an intriguing possibility for future wireless communication systems since it is a very flexible non-orthogonal waveform that can imitate various different waveforms as corner cases. This research suggests two methods for integrating SCMA with GFDM.

scholarly journals Αρχιτεκτονικές και αλγόριθμοι εκτίμησης ραδιοδιαύλου για σύγχρονα ευρυζωνικά ασύρματα συστήματα επικοινωνιών

2010 ◽  
Author(s):  
Αθανάσιος Μαρούσης
Keyword(s):  
Spread Spectrum ◽  
Code Division Multiple Access ◽  
Orthogonal Frequency Division Multiplexing ◽  
Multiple Access ◽  
Multiple Input Multiple Output ◽  
Frequency Division Multiplexing ◽  
Frequency Division ◽  
Multiple Input ◽  
Input Multiple Output ◽  
Code Division Multiple

Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύεται την ανάπτυξη και αξιολόγηση νέων αρχιτεκτονικών και αλγορίθμων εκτίμησης του ραδιοδιαύλου σε σύγχρονα ευρυζωνικά ασύρματα συστήματα επικοινωνιών. Η αναγκαιότητα του θέματος συνδέεται άμεσα με το γεγονός ότι η βαθμίδα εκτίμησης του ραδιοδιαύλου σε πραγματικό χρόνο αποτελεί κομβική συνιστώσα στην αποδοτική λειτουργία μιας ασύρματης ζεύξης και κατ' επέκταση ενός ασύρματου συστήματος. Επιπλέον, η ενσωμάτωση νέων τεχνικών εκπομπής και λήψης για τη βελτίωση του ρυθμού μετάδοσης τόσο των υπαρχόντων, όσο και των μελλοντικών ευρυζωνικών ασύρματων συστημάτων αυξάνει τις απαιτήσεις ενός εκτιμητή του ασύρματου διαύλου. Στοχεύοντας σε μια ολοκληρωμένη προσέγγιση, αρχικά, αναπτύσσονται συστήματα όπου η πληροφορία μεταδίδεται χρησιμοποιώντας τα πεδία του χώρου, του χρόνου, της συχνότητας και του κώδικα. Τέτοια συστήματα είναι τα Multiple Input Multiple Output Orthogonal Frequency Division Multiplexing (ΜΙΜΟ-OFDM), τα MIMO Multicarrier Code Division Multiple Access (MIMO MCCDMA) και τα MIMO Spread Spectrum MC Multiple Access (MIMO SS-MC-MA). Στη συνέχεια, προτείνονται καινοτόμες βαθμίδες εκτίμησης διαύλου και αναπτύσσονται αλγόριθμοι που επιτρέπουν τη συνεχή εκτίμηση του σε περιβάλλοντα διάδοσης με μεταβαλλόμενα χαρακτηριστικά και μικρές τιμές συνοχής στα πεδία του χώρου του χρόνου και της συχνότητας. Σκοπεύοντας στην καλύτερη δυνατή αξιοποίηση των διαθέσιμων ραδιοπόρων του συστήματος, οι προτεινόμενες μέθοδοι είναι προσαρμοστικές και επιτρέπουν τη δυναμική επιλογή των παραμέτρων τους ανά περίπτωση. Ανάλογα με τα γενικά χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος διάδοσης είναι δυνατή η ρύθμιση των επιμέρους παραμέτρων ώστε η χρήση τους να είναι βέλτιστη. Η παραμετροποίηση των αρχιτεκτονικών και των μεθόδων που εξετάζονται επιτρέπει α) την ασφαλή και ενημερωμένη εκτίμηση του διαύλου και β) την προσαρμοστική επιλογή του κατάλληλου σχήματος εκπομπής για τη μεγιστοποίηση είτε του ρυθμού μετάδοσης δεδομένων, είτε της αξιοπιστίας της ζεύξης. Οι προτεινόμενες μέθοδοι είναι επαναληπτικές και παρουσιάζουν εξαιρετικά χαρακτηριστικά επίδοσης με μικρό αριθμό επαναλήψεων. Το γεγονός αυτό επιτρέπει την αποδοτική εκτίμηση του ραδιοδιαύλου αλλά και τη βελτίωση της συνολικής επίδοσης του συστήματος. Επιπλέον, ιδιαίτερο βάρος δίνεται στην ελαχιστοποίηση της εκπαίδευσης που απαιτούν οι επαναληπτικές μέθοδοι. Σε κάθε επανάληψη, τα εκτιμηθέντα δεδομένα που προκύπτουν χρησιμοποιούνται ανά περίσταση με δύο πιθανούς τρόπους ως επιπλέον είσοδοι του εκτιμητή, είτε α) για την εξάλειψη της ενδογενούς παρεμβολής, είτε β) ως εικονικοί πιλότοι. Επίσης, εξετάζεται η χρήση μη-ορθογώνιων τεχνικών πλήρους ρυθμού όπου το σφάλμα ορθογωνιότητας είναι γνωστό στο δέκτη. Τέλος, υπό το πρίσμα της ρεαλιστικής αξιολόγησης των προτεινόμενων μεθόδων και αρχιτεκτονικών, πραγματοποιούνται μελέτες επίδοσης όπου μοντελοποιούνται και λαμβάνονται υπόψη οι ατέλειες των RF τμημάτων των πομποδεκτών. Αυτό γιατί, σε πρακτικά ασύρματα συστήματα ο εκτιμητής διαύλου καλείται να εκτιμήσει συνολικά την επίδραση του ασύρματου μέσου διάδοσης και των βαθμίδων του πομπού και του δέκτη που παρεμβάλλονται μέχρι τον ανιχνευτή πληροφορίας στο δέκτη και οι οποίες συντελούν στην αλλοίωση των χαρακτηριστικών του σήματος πληροφορίας.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document