بهبود شاخص عدالت جين و بهينه‌سازي مصرف توان فرستنده در سيستم‌هاي NOMA

Improving Jain Fairness Index and Optimizing Transmitter Power Consumption in NOMA Systems.

در اين مقاله روشي براي تخصيص توان سيستم‌هاي دسترسي چندگانه نامتعامد (NOMA) در لينك فروسو ارائه شده‌است، به‌گونه‌اي‌كه عدالت بين كاربران از نظر ظرفيت هر كاربر تأمين شده و هم‌چنين توان فرستنده نيز به‌صورت بهينه مصرف شود. در پژوهش‌هاي گذشته براي اين منظور عمدتاً به تعريف مسائل بهينه‌سازي و حل آن‌ها پرداخته شده‌است و يا مانند روشي با عنوان Fair-NOMA تنها به بيشينه‌كردن ظرفيت كاربران در مقايسه با يك سيستم دسترسي چندگانه متعامد (OMA) توجه شده اما اختلاف ظرفيت كاربران و هم‌چنين بهينه‌بودن مصرف توان فرستنده درنظر گرفته نشده است. در اين مقاله يك سيستم NOMA در لينك فروسو با 2 و بيشتر از 2 كاربر در نظر گرفته شده‌است. در حالت 2 كاربري با مساوي قراردادن ظرفيت كاربران، شاخص عدالت جين بيشينه و عدالت بين كاربران در مصرف توان فرستنده برقرار گشته است و مشكل اختلاف ظرفيت كاربران حل شده‌است. هم‌چنين با شبيه‌سازي‌هاي رايانه‌اي نشان داده مي‌شود كه ظرفيت كاربر با شرايط كانال ضعيف‌تر با اين روش بهبود قابل‌قبولي مي‌يابد. علاوه‌براين، در سيستم NOMA با بيش از 2 كاربر با تخصيص يك ضريب توان ثابت به كاربري كه ضعيف‌ترين شرايط كانال را دارد، توان به‌گونه‌اي به ساير كاربران تخصيص داده مي‌شود كه مصرف توان فرستنده بهينه شود. شبيه‌سازي‌هاي مختلف براي مقايسه و نشان‌دادن موثربودن ايده‌هاي پيشنهادي ارائه شده‌است.

In this paper, an approach is proposed for power allocation in Non-orthogonal multiple access (NOMA) systems in downlink to achieve user fairness from user capacity perspective and to optimize transmitter power consumption as well. In recent works, researchers have defined optimization problems and solved them, as in a method called Fair-NOMA, to maximize the capacity of each user in NOMA compared to OMA but the difference between the capacity of users and optimizing the transmitter power consumption are not considered. In this paper, a NOMA system with 2 and more than 2 users in downlink is considered. In the 2-user scenario by equating capacities of users, the Jain fairness index is maximized, fairness is achieved in transmitter power consumption and the difference between the capacities of users is eliminated. In addition, computer simulations show that the capacity of the user with weaker channel gain improves noticeably. Moreover, in a NOMA system with more than 2 users a fixed power coefficient is allocated to the user with the weakest channel condition, and power allocation to the other users is done in a way that the transmitter power consumption is optimized. Computer simulations is carried out to verify the effectiveness of the suggested methods.