시공간 선 부호기반 상향링크 비직교 다중접속 시스템

Abstract

본 논문은 단일 안테나를 갖는 두 단말기가 두개의 수신 안테나를 갖는 기지국에 동시에 신호를 전송하는 상향링크 비직교 다중 접속 (Non-Orthogonal Multiple Access: NOMA) 시스템을 위해 시공간 선 부호 (Space-Time Line Codes: STLC) 기법을 고려한다. 특히, 본 논문에서는 기지국에서 비트 오류율 (Bit Error Rate: BER) 성능향상을 위해 송신 전력 제어 (Power Control: PC) 기법 및 성상도 위상 조향 (Phase Steering: PS) 기법을 제안하고 모의실험을 통해 성능을 비교 분석한다. 기존의 시공간 선 부호 기법을 상향링크 비직교 다중 접속 시스템에그대로 사용하는 경우 최적 시공간 다이버시티 이득을 얻지 못하고 비트 오류율 성능이 열화 된다. 또한, 설계한전력 제어 기법을 적용하는 경우 약간의 비트 오률율 성능 향상은 있으나, 최적 시공간 다이버시티 이득은 얻지못한다. 흥미롭게도 제안한 위상 조향 기법을 적용하는 경우 최적 시공간 다이버시티 이득을 얻으며, 높은 신호대 잡음비 (Signal-to-Noise Ratio: SNR) 구간에서 직교 다중 접속 시스템 (Orthogonal Multiple Access: OMA)에시공간 선 부호를 사용하는 경우의 BER과 같은 성능을 달성함을 확인하였다.

In this paper, we consider an uplink non-orthogonal multiple access (NOMA) with space-time line codes (STLC) where two mobile stations (MSs) send packets simultaneously to a base station (BS) equipped with two antennas. In particular, we propose two techniques in order to improve bit-error-rate (BER) performance at the BS: transmit power control and constellation phase steering. The proposed techniques are validated by extensive computer simulations. It is worth noting that the conventional STLC cannot achieve the optimal diversity order and it deteriorates the BER performance in the uplink NOMA systems. The designed transmit power control-based STLC technique yields a better BER performance compared with the conventional STLC in the uplink NOMA systems, yet it still cannot achieve the optimal diversity order. Interestingly, the proposed phase steering-based STLC technique significantly improves the BER performance as well as achieves the optimal diversity order for the high signal-to-noise ratio regime.