Abstract-This paper försöker besvara en enkel men grundläggande fråga: Vilken roll kan NOMA spela i massiv MIMO? Det är väletablerat att system för flergångstillträde (NOMA) kan överträffa konventionella system för flergångstillträde (OMA) i cellulära nät. Detta faktum innebär dock inte att NOMA är det mest effektiva sättet att kommunicera i massiva MIMO-konfigurationer, där basstationerna har många fler antenner än det finns användare i cellen. Dessa inställningar håller på att bli normen i framtida nätverk och studeras vanligtvis genom att anta rumslig multiplexing av användare med linjär fleranvändarstråleformning. För att besvara ovanstående fråga analyserar och jämför vi prestandan hos NOMA och fleranvändarstrålformning i både NLOS- och LOS-scenarier. Vi avslöjar att det senare systemet ger den högsta genomsnittliga summan i massiva MIMO-inställningar. Vi identifierar också specifika fall där NOMA är det bättre valet i massiv MIMO och förklarar hur NOMA spelar en viktig roll för att skapa en hybrid av NOMA och fleranvändarstrålformning som visar sig prestera bättre än två fristående system gör. T HE femte generationen (5G) cellulär teknik syftar till att hantera den 1000-faldiga ökningen av mobil datatrafik som förutspås under nästa årtionde. En viktig utmaning för 5G-nätverk är att avsevärt förbättra spektraleffektiviteten jämfört med dagens nätverk. En av de viktigaste teknikerna för att öka per-cells spektral effektivitet är icke-ortogonal multipel åtkomst (NOMA) som har väckt stor uppmärksamhet hos forskare [1]. En annan viktig teknik är massiv MIMO, som hänvisar till användningen av basstationer (BS) med ett stort antal antenner [2]. Nu har den första versionen av 5G-standarden färdigställts och innehåller en mängd olika funktioner, inklusive NOMA och massiv MIMO. Det är viktigt att avgöra vilka funktioner som ger de största resultatvinsterna i praktiska scenarier. I detta dokument undersöker vi tillämpningen av NOMA vid BS som är utrustade med många antenner, eftersom det verkar vara normen i den nya LTEAvancerat och 5G driftsättningar [3], [4]. Den viktigaste idén med NOMA är att tjäna flera användare på samma tid / frekvens / kod resurs och därmed öka summan spektral effektivitet i cellen. Det typiska tillvägagångssättet för NOMA är att gruppera användare och lägga över deras datasignaler med hjälp av olika överföringskrafter innan gruppens signal överförs på samma sätt, med samma strålformning. Användarna är vanligtvis grupperade för att ha mycket olika kanalförhållanden (t.ex. En cellcentralsanvändare är grupperad med en cellkantsanvändare). Användare med dåliga kanalvinster tilldelas mer överföringskraft (delvis) för att övervinna sina dåliga kanalförhållanden och störningar som skapas av överföring till andra Författarna är vid Institutionen för elektroteknik (ISY), Linköpings universitet, Sverige. Detta arbete stöddes delvis av ELIIT, Vetenskapsrådet. användare. I varje grupp kan användaren med den bättre kanalen avkoda den signal som skickas till användaren med den sämre kanalen, och störningen kan därmed elimineras genom en process som kallas successiv störningsavbokning (SIC) [5]. Därför behöver användaren med den bättre kanalen inte tilldelas en hög överföringskraft för att uppnå en bra kommunikationshastighet. Detta tillvägagångssätt kallas ibland för power-domain NOMA. Det finns två avgörande nackdelar med SIC. Den första och främsta nackdelen är att korrekt kanaltillståndsinformation (CSI) krävs på mottagarsidan för att använda SIC, utan att utsättas för betydande kvarvarande störningar. Därför är nedlänk pilot signalering avgörande för NOMA och prestanda SIC är starkt beroende av kanalen uppskattning kvalitet [6]. En annan nackdel är den ytterligare beräkningskomplexiteten och buffringen av de mottagna signalerna som krävs enligt SIC-förfarandet. Beräkningsbördan på användarenheterna kan vara för krävande för NOMA-system [5], åtminstone för vissa tillämpningar. Som anges i NOMA-terminologin utgör det en brytning med de traditionella ortogonala multiplikatoraccessmetoderna (som t.ex. används i ODDMA och TDMA), där resurser uteslutande tilldelas användare och det därför inte förekommer någon intracellell interferens vid användning av OMA. Även praktiskt att genomföra, de OMA tekniker lider av ineffektivt utnyttjande av de spektral resurser. OMA är det gemensamma riktmärket för prestandabedömning av NOMA-tekniker och det finns tidigare arbeten som visar att NOMA alltid är bättre än OMA i fråga om summa, under det starka antagandet att ha perfekt CSI. Det finns också ett antal tidigare arbeten som ger jämförelser av NOMA och OMA i mer realistiska installationer med ofullständig CSI [7], [8]. Vårt mål är inte att jämföra NOMA och OMA, utan att undersöka hur NOMA kan användas av BS utrustade med många antenner. På mindre än ett decennium har massiv MIMO gått från att vara ett långsökt teoretiskt koncept med ett obegränsat antal antenner [9] till en praktisk teknik som har använts kommersiellt i LTE-Advanced-nätverk med 64-antenna BS [4]. I ett nötskal, massiva MIMO avser system där BS är utrustade med ett stort antal antenner, M, jämfört med antalet samtidigt aktiva användare, K. Med andra ord, M  på K är karakteriseringen av en massiv MIMO inställning. BS-antennerna används för rumslig multiplexing av användarna samtidigt/frekvens/kodresurs [2], [10]. Varje användare tilldelas en särskild stråle som är anpassad till insamlingen av användarkanaler, för att balansera mellan att uppnå en hög matrisvinst för den önskade signalen och begränsa interanvändarens interferens [11]. Zeroforcing (ZF) är en populär störningsdämpande strålformningssystem i massiv MIMO eftersom det eliminerar all inter-användarinterferens under perfekt CSI och presterar bra
Vinsterna är dock i allmänhet begränsade eftersom, för att vara effektiv, kraft-domän NOMA kräver UEs kanaler för att vara icke-ortogonal, medan en kärna av mMIMO är att göra UE-kanaler nästan ortogonal REF.
What Role Can NOMA Play in Massive MIMO?
{'venue': 'ArXiv', 'journal': 'ArXiv', 'mag_field_of_study': ['Computer Science', 'Mathematics']}