The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.40
no.12
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pp.2549-2558
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2015
The non-orthogonal multiple access (NOMA) is one of the fledging paradigms which next generation radio access technologies are sprouting toward. The NOMA with superposition coding (SC) in the transmitter and successive interference cancellation (SIC) at the receiver comes with many desirable features and benefits over orthogonal multiple access (OMA) such as orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) adopted by Long-Term Evolution (LTE). In this paper, we study the recent research trends on NOMA in 5G systems. We discuss the basic concept of NOMA and explain its aspects of importance for future radio access. Then, we provide a survey of the state of the art in NOMA for 5G systems in a categorized manner. Further, we analyze the NOMA performances with numerical examples; and provide some avenues for future research on NOMA on a set of open issues and challenges.
Non-orthogonal multiple access (NOMA) where all users share the entire time and frequency resource has paid attention as one of the key technologies to enhance the spectral efficiency and the total throughput. Nevertheless, as the number of users and SIC error increase, the inter-user interference and the residual interference due to the SIC error also increase, resulting in performance degradation. In order to mitigate the performance degradation, we propose grouping-based NOMA system. In the proposed scheme, all users are divided into two groups based on the distance between the BS and each user, where one utilizes the first half of the bandwidth and the other utilizes the rest in the orthogonal manner. On the other hand, users in each group share the spectrum in the non-orthogonal manner. Grouping users can reduce both the inter-user interference and residual interference due to the SIC error, so it can outperform conventional NOMA system, especially in case that the number of users and the SIC error increase. Based on that, we also present the hybrid operation of the conventional and the proposed NOMA systems. In numerical results, the total throughput of the proposed NOMA systems is compared with that of the conventional NOMA systems with regard to the number of users and SIC error. It is confirmed that the proposed NOMA system outperforms the conventional NOMA system as the number of users and the SIC error increase.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.40
no.8
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pp.1507-1514
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2015
Non-orthogonal multiple access (NOMA) is a promising candidate for 5G networks. NOMA achieves superior spectral efficiency than conventional orthogonal multiple access (OMA), as in NOMA multiple users uses the same time and frequency resources. Multiple-input-multiple-output (MIMO) is one another promising technique that can enhance system performance. In this paper we present a spectral and energy efficient multiple antenna based NOMA scheme, known as spatially modulated NOMA. In the proposed scheme the cell edge users are multiplexed in spatial domain, which means the information to cell edge users is conveyed using the transmit antenna indices. In NOMA the performance of cell edge users are deeply effected as it treats signals of others as noise. The proposed scheme achieves superior spectral efficiency than the conventional NOMA. The number of decoding steps involved in decoding NOMA signal reduces by one as cell edge user is multiplexed in spatial domain. The proposed scheme is more energy efficient as compare to conventional NOMA. All of the three gains high spectral, energy efficiency and one step reduction in decoding comes at cost of multiple transmit antennas at base station.
International Journal of Advanced Culture Technology
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v.9
no.4
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pp.307-314
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2021
Recently, positively asymmetric binary pulse amplitude modulation (2PAM) has been proposed to improve the bit error rate (BER) performance of the weak channel gain user, with a tolerable BER loss of the strong channel gain user, for non-orthogonal multiple access (NOMA). However, the BER loss of the stronger channel gain user is inevitable in such positively asymmetric 2PAM NOMA scheme. Thus, we propose the negatively asymmetric 2PAM NOMA scheme. First, we derive closed-form expressions for the BERs of the negatively asymmetric 2PAM NOMA. Then, simulations demonstrate that for the stronger channel gain user, the BER of the proposed negatively asymmetric 2PAM NOMA improves, compared to that of the conventional positively asymmetric 2PAM NOMA. Moreover, we also show that for the weaker channel gain user, the BER of the proposed negatively asymmetric 2PAM NOMA is comparable to that of the conventional positively asymmetric 2PAM NOMA, over the power allocation range less than about 10 %.
International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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v.12
no.3
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pp.39-45
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2020
The fifth generation (5G) mobile communication has been more commercialized worldwide. One of the promising 5G technologies is non-orthogonal multiple access (NOMA). We present the achievable sum rate of non-orthogonal multiple access (NOMA) with correlated superposition coding (SC). Then this paper investigates the impacts of correlation on the achievable sum rate of correlated SC NOMA. It is shown that the achievable sum rate of correlated SC NOMA is greater than that of standard independent SC NOMA, for the most of the values of the power allocation factor over the meaningful range of the user fairness. In result, correlated SC could be a promising scheme for NOMA.
International Journal of Advanced Culture Technology
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v.9
no.3
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pp.283-290
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2021
Recently, correlated superposition coding (CSC) has been proposed to implement non-orthogonal multiple access (NOMA) without successive interference cancellation (SIC), without loss of spectral efficiency, in contrast to conventional independent superposition coding (ISC). However, correlation between signals has reduced the average total allocated power, which results in degraded performance. Thus, in order to avoid the reduction of the average total allocated power owing to correlation between signals, this paper proposes a cross-correlated quadrature amplitude modulation (QAM) NOMA scheme under Rayleigh fading channel surroundings. First, we design the cross-correlated QAM NOMA scheme. Then, simulations demonstrate that for the weaker channel gain's user, the symbol error rate (SER) performance of the proposed cross-correlated QAM NOMA improves largely, whereas for the stronger channel gain's user, the SER performance of the proposed cross-correlated QAM CSM NOMA degrades little, compared to that of the conventional QAM NOMA.
S. Devipriya;J. Martin Leo Manickam;B. Victoria Jancee
ETRI Journal
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v.45
no.6
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pp.963-973
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2023
Non-orthogonal multiple access (NOMA) is considered a key candidate technology for next-generation wireless communication systems due to its high spectral efficiency and massive connectivity. Incorporating the concepts of multiple-input-multiple-output (MIMO) into NOMA can further improve the system efficiency, but the hardware complexity increases. This study develops an energy-efficient (EE) subchannel assignment framework for MIMO-NOMA systems under the quality-of-service and interference constraints. This framework handles an energy-efficient co-training-based semi-supervised learning (EE-CSL) algorithm, which utilizes a small portion of existing labeled data generated by numerical iterative algorithms for training. To improve the learning performance of the proposed EE-CSL, initial assignment is performed by a many-to-one matching (MOM) algorithm. The MOM algorithm helps achieve a low complex solution. Simulation results illustrate that a lower computational complexity of the EE-CSL algorithm helps significantly minimize the energy consumption in a network. Furthermore, the sum rate of NOMA outperforms conventional orthogonal multiple access.
In this paper, we propose the opportunistic non-orthogonal multiple access (NOMA)-based cooperative relaying system (CRS) with channel state information (CSI) available at the source, where CSI for the source-to-destination and source-to-relay links is used for opportunistic transmission. Using the CSI, for opportunistic transmission, the source instantaneously chooses between the direct transmission and the cooperative NOMA transmission. We provide an asymptotic expression for the average achievable rate of the opportunistic NOMA-based CRS under Rayleigh fading channels. We verify the asymptotic analysis through Monte Carlo simulations, and compare the average achievable rates of the opportunistic NOMA-based CRS and the conventional one for various channel powers and power allocation coefficients used for NOMA.
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.10
no.6
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pp.173-180
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2021
Non Orthogonal Multiple Access (NOMA) is a technology to guarantee the explosively increased Quality of Service(QoS) of users in 5G networks. NOMA can remove the frequent orthogonality in Orthogonal Multiple Access (OMA) while allocating the power differentially to classify user signals. NOMA can guarantee higher communication speed than OMA. However, the NOMA has one disadvantage; it consumes a more energy power when the distance increases. To solve this problem, relay nodes are employed to implement the cooperative NOMA control idea. In a cooperative NOMA network, relay node participations for cooperative communications are essential. In this paper, a new bandwidth allocation scheme is proposed for cooperative NOMA platform. By employing the idea of Vickrey-Clarke-Groves (VCG) mechanism, the proposed scheme can effectively prevent selfishly actions of relay nodes in the cooperative NOMA network. Especially, base stations can pay incentives to relay nodes as much as the contributes of relay nodes. Therefore, the proposed scheme can control the selfish behavior of relay nodes to improve the overall system performance.
International journal of advanced smart convergence
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v.10
no.1
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pp.75-81
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2021
As the number of connected smart devices and applications increases explosively, the existing orthogonal multiple access (OMA) techniques have become insufficient to accommodate mobile traffic, such as artificial intelligence (AI) and the internet of things (IoT). Fortunately, non-orthogonal multiple access (NOMA) in the fifth generation (5G) mobile networks has been regarded as a promising solution, owing to increased spectral efficiency and massive connectivity. In this paper, we investigate the achievable data rate for non-orthogonal multiple access (NOMA) with negatively-correlated information sources (CIS). For this, based on the linear transformation of independent random variables (RV), we derive the closed-form expressions for the achievable data rates of NOMA with negatively-CIS. Then it is shown that the achievable data rate of the negatively-CIS NOMA increases for the stronger channel user, whereas the achievable data rate of the negatively-CIS NOMA decreases for the weaker channel user, compared to that of the positively-CIS NOMA for the stronger or weaker channel users, respectively. We also show that the sum rate of the negatively-CIS NOMA is larger than that of the positively-CIS NOMA. As a result, the negatively-CIS could be more efficient than the positively-CIS, when we transmit CIS over 5G NOMA networks.
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