Étude des performances de la technique NOMA et de ses schémas SCMA, MUSA et PDMA pour les réseaux 5G

Abstract

Résumé Ces dernières années, les schémas d'accès multiple non orthogonal (NOMA) ont fait l'objet d'une attention particulière pour les réseaux cellulaires de cinquième génération (5G). La principale raison de l'adoption de l'accès multiple non orthogonal dans la 5G est sa capacité à desservir plusieurs utilisateurs en utilisant les mêmes ressources temporelles et fréquentielles en introduisant certaines interférences contrôlables au prix d'une légère augmentation de la complexité du récepteur. particulièrement certains schémas d'accès multiple non orthogonal (NOMA) ont récemment fait l'objet de recherches actives à savoir l'accès multiple à code clairsemé (SCMA), l'accès partagé multiutilisateur (MUSA) et l'accès multiple par répartition des motifs (PDMA). Dans ce mémoire, nous comparerons le taux réalisable offert par les schémas NOMA et OMA. Les résultats montrent que NOMA permet d'obtenir une capacité de canal meilleur que l'accès multiple orthogonal OMA. Nous présentons également une simulation de la performance du BER pour un système NOMA à trois utilisateurs, à partir des courbes obtenus, nous pouvons conclure que La performance du BER est affectée par le schéma d'allocation de puissance utilisé et aussi par l'état du canal .En outre, nous examinerons les principales caractéristiques des trois schémas NOMA typiques, à savoir SCMA, MUSA et PDMA. Et, nous comparons leurs performances en termes de taux d'erreur binaire (BER) sur la liaison montante. Les résultats de la simulation montrent que dans les canaux à évanouissement de Rayleigh typiques, le SCMA a les meilleures performances, tandis que les performances du MUSA et du PDMA sont très proches l'une de l'autre.

Abstract In recent years, non-orthogonal multiple access (NOMA) schemes have received a lot of attention for fifth generation (5G) cellular networks. The main reason for the adoption of non- orthogonal multiple access in 5G is its ability to serve multiple users using the same time and frequency resources by introducing some controllable interference at the cost of a slight increase in receiver complexity. In particular, some non-orthogonal multiple access (NOMA) schemes have recently been the subject of active research, namely sparse code multiple access (SCMA), multi-user shared access (MUSA), and pattern-division multiple access (PDMA). In this dissertation, we will compare the achievable rate offered by NOMA and OMA schemes. The results show that NOMA achieves better channel capacity than OMA orthogonal multiple access, we also present a simulation of the BER performance for a three-user NOMA system, based on the obtained curves, we can conclude that BER performance is affected by the power allocation scheme used and also by the transmission channel state. In addition, we will examine the main characteristics of the three typical NOMA schemes, namely SCMA, MUSA and PDMA. And, we compare their performance in terms of bit error rate (BER) on the uplink. The simulation results show that in typical Rayleigh fading channels, SCMA has the best performance, while the BER performance of MUSA and PDMA are very close to each other. الملخص: في السنوات الأخيرة حظيت مخططات الوصول المتعدد غير المتعامد باهتمام خاص لنشر الشبكات الخلوية من الجيل الخامس والسبب الرئيسي لاعتماده هو قدرته على خدمة مستخدمين متعددين باستغلال نفس الوقت وموارد التردد من خلال إدخال بعض التداخل الذي يمكن التحكم فيه على حساب زيادة طفيفة في تعقيد جهاز الاستقبال وقد تم مؤخرا البحث في بعض مخططات الوصول المتعدد غير المتعامد بنشاط، بما في ذلك الوصول المتعدد بالرموز المتناثرة، الوصول المشترك متعدد المستخدمين والوصول المتعدد بتقسيم الأنماط في هذه المذكرة، سنقارن السعة القابلة للتحقيق التي تقدمها مخططات الوصول المتعدد المتعامد والغير المتعامد ، تظهر النتائج أن مخطط الوصول المتعدد غير المتعامد يحقق سعة قناة أفضل من مخطط الوصول المتعدد المتعامد سنقدم أيضا تحليلا لمعدل خطأ البت بدلالة الطاقة المرسلة لنظام الوصول المتعدد غير المتعامد لثلاثة مستخدمين من الرسوم البيانية التي تم الحصول عليها ، يمكننا أن نستنتج أن أداءه يتأثر بمخطط تخصيص الطاقة للمستخدم وأيضا بحالة قناة الإرسال. بالإضافة إلى ذلك سنلقي نظرة على السمات الرئيسية للمخططات النموذجية الثلاثة المذكورة سابقا، ونقارن أدائها من حيث معدل خطأ البث على الوصلة الصاعدة، حيث أظهرت نتائج المحاكاة أنه في قنوات رايلي النموذجية، يتمتع مخطط الوصول المتعدد بالرموز المتناثرة بأداء أفضل، في حين أن أداء مخططات الوصول المشترك متعدد المستخدمين والوصول المتعدد بتقسيم الأنماط قريب جدا من بعضهما البعض