بهینه‌سازی توام اختصاص توان در یک شبکه‌ مخابرات همکارانه با استفاده از دسترسی چندگانه غیرمتعامد

در این مقاله یک شبکه فراسو با دو کاربر به ترتیب در نقش فرستنده و رله، و یک ایستگاه مرکزی به عنوان گیرنده در نظر گرفته شده است. هدف این است که ضریب بهینه سمبل‌های سیگنال‌ غیرمتعامد و اختصاص توان بهینه در منبع رله به منظور بیشینه کردن متوسط مجموع نرخ در یک سیستم مخابرات همکارانه با استفاده از تکنیک دسترسی چندگانه غیرمتعامد، تعیین شود. برای دستیابی به این اهداف، ابتدا متوسط مجموع نرخ سیستم مخابرات همکارانه با استفاده از دسترسی چندگانه غیرمتعامد با رله کدگشایی و ارسال، در کانال مستقل رایلی محاسبه گردید. سپس در گام اول، مسئله بهینه‌سازی ضریب سمبل‌های سیگنال‌ غیرمتعامد در این سیستم به ازای هر اختصاص توانی به صورت ریاضی بیان شده و رابطه بسته‌ برای حل تقریبی آن پیشنهاد شده است. در گام دوم، مسئله بهینه‌سازی اختصاص توان بهینه ارسالی از منبع رله، به ازای ضرایب سیگنال‌ مشخص معرفی و حل گردید. در انتها، مسئله بهینه‌سازی توام ضریب سمبل‌های سیگنال‌ غیرمتعامد و اختصاص توان بررسی می‌شود و الگوریتمی برای بهینه‌سازی توام این دو پارامتر پیشنهاد شده است. الگوریتم پیشنهادی این مقاله نشان می‌دهد که بهینه‌سازی توام ضریب سمبل‌های سیگنال‌ غیرمتعامد و اختصاص توان منجر به دستیابی به متوسط نرخ بالاتری نسبت به بهینه‌سازی جداگانه هر یک از این پارامترها می‌شود. همچنین، شبیه‌سازی و نتایج عددی برای تائید روابط تئوری ارائه گردیده است، که شبیه‌سازی‌ها بهره db 3 را برای سیستم بهینه شده توام با استفاده از الگوریتم پیشنهادی در مقایسه با سیستم غیر بهینه نشان می‌دهند.

Joint Power Allocation Optimization of cooperative communication systems with Non Orthogonal Multiple Access

In this paper, a downlink network with two users as transmitter and relay, respectively, and a central station as a receiver is considered. The aim is to determine the optimal coefficient of non orthogonal signal symbols and the optimal power allocation in the source relay in order to maximize the average total rate in a cooperative communication system using the non orthogonal multiple access technique. To achieve these goals, the average total rate of the cooperative communication system with non orthogonal multiple access with decode and forward relay in the independent Rayleigh channel was calculated. Then, in the first step, the optimization problem of the non orthogonal symbols coefficient is mathematically expressed for each power allocation and a closed form solution is proposed. In the second step, the power allocation optimization for the source relay was introduced and solved. Finally, the joint optimization problem of the non orthogonal symbols coefficient and power allocation is investigated and an algorithm proposed for the joint optimization problem. The proposed algorithm shows that the joint optimization of the non orthogonal symbols coefficient and power allocation achieve a higher average rate than the separate optimization of each of these parameters. Also, simulations and numerical results are presented to confirm the theoretical equation, where the simulations show the 3 dB gain for the optimized system using the proposed algorithm compared to the non optimized system.