NOMA-RA: protocolo de acesso aleatório baseado em múltiplo acesso não ortogonal para MIMO massivo

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Autor(es): dc.contributorBrante, Glauber Gomes de Oliveira-
Autor(es): dc.contributorhttps://orcid.org/0000-0001-6006-4274-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/8347190422243353-
Autor(es): dc.contributorFarhat, Jamil de Araujo-
Autor(es): dc.contributorhttps://orcid.org/ 0000-0002-7525-4334-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/7539776887110465-
Autor(es): dc.contributorBrante, Glauber Gomes de Oliveira-
Autor(es): dc.contributorhttps://orcid.org/0000-0001-6006-4274-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/8347190422243353-
Autor(es): dc.contributorRebelatto, Joao Luiz-
Autor(es): dc.contributorhttps://orcid.org/0000-0002-1682-2215-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/8633387185514637-
Autor(es): dc.contributorMarinello Filho, Jose Carlos-
Autor(es): dc.contributorhttps://orcid.org/0000-0002-0980-8220-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/0539500854426508-
Autor(es): dc.contributorSouza, Richard Demo-
Autor(es): dc.contributorhttps://orcid.org/ 0000-0002-7389-6245-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/6825512654223870-
Autor(es): dc.contributorSanchez, Samuel Montejo-
Autor(es): dc.contributorhttps://orcid.org/ 0000-0003-1622-3180-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/6325779513639318-
Autor(es): dc.creatorPereira, Hebert Douglas-
Data de aceite: dc.date.accessioned2022-08-04T20:21:17Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2022-08-04T20:21:17Z-
Data de envio: dc.date.issued2022-04-12-
Data de envio: dc.date.issued2022-04-12-
Data de envio: dc.date.issued2021-11-25-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27985-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/707204-
Descrição: dc.descriptionIn this thesis, we investigate the random access (RA) problem in a massive MIMO scenario. In 5G networks, devices/users willing to connect to the base station (BS) need to choose a pilot sequence from a set of available orthogonal sequences. However, considering the internet of things (IoT) scenario, the number of users/devices trying to access the BS is much higher than the number of available pilot sequences, só that collisions may occur frequently. Considering this scenario, the strongest-user collision resolution (SUCRe) protocol is modified to include a non-orthogonal multiple access (NOMA) approach. The proposed NOMA-RA protocol allows to resolve collisions between users who try to access the medium using the same pilot signal. Numerical results show that the proposed NOMA-RA strategy achieves a better performance in terms of sum-rate with lower average delay in comparison with the traditional SUCRe scheme, even considering imperfect channel estimation and successive interference cancellation (SIC). For instance, in a scenario when 10 pilot sequences are available and 20 devices compete to access the channel, comparing with the SUCRe protocol, the average delay is reduced by 30% while the sum-rate is improved by 33% and 22% considering, respectively, perfect and imperfect SIC decoders, when the imperfection of SIC was fixed in 10%. In addition, the percentage of users that fail to access the BS in this situation drops from 66.5% with SUCRe to 38.5% with the proposed NOMA-RA scheme.-
Descrição: dc.descriptionConselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)-
Descrição: dc.descriptionCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)-
Descrição: dc.descriptionNesta tese, investigamos o problema do acesso aleatório (RA do inglês: Random Access) em um cenário MIMO massivo. Em redes 5G, os dispositivos/usuários que desejam se conectar com a estação base, (BS do inglês: Base Station) precisam escolher uma sequência piloto dentre um conjunto de sequências ortogonais disponíveis. Porém considerando o cenário de internet das coisas (IoT do inglês: Internet of Things), o número de usuários/dispositivos que tentam acessar a BS é muito maior do que o número de sequências pilotos disponíveis, com isso colisões podem ocorrer com frequência. Considerando esse cenário, o protocolo de resolução de colisão de usuário mais forte (SUCRe do inglês: Strongest-User Collision Resolution) é modificado para incluir um acesso múltiplo não ortogonal (NOMA do inglês: Non-Orthogonal Multiple Access). O protocolo proposto, NOMA-RA, permite resolver colisões entre usuários que tentam acessar o meio utilizando a mesma sequência piloto. Os resultados numéricos mostram que a estratégia proposta NOMA-RA atinge um melhor desempenho em termos sum-rate com menor atraso médio em comparação com o esquema SUCRe tradicional, mesmo considerando a estimativa de canal imperfeita e cancelamento sucessivo de interferência (SIC do inglês: Sucessive Interference Cancellation). Por exemplo, em um cenário em que 10 sequências piloto estão disponíveis e 20 dispositivos competem para acessar o canal, em comparação com o protocolo SUCRe, o atraso médio é reduzido em 30%, enquanto a sum-rate é melhorada em 33% e 22% considerando, respectivamente, decodificadores SIC perfeitos e imperfeitos, quando a imperfeição do SIC foi fixada em 10%. Além disso, a porcentagem de usuários que não conseguem acessar a BS nesta situação cai de 66,5% com SUCRe para 38,5% com o esquema proposto NOMA-RA.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languageen-
Publicador: dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paraná-
Publicador: dc.publisherCuritiba-
Publicador: dc.publisherBrasil-
Publicador: dc.publisherPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial-
Publicador: dc.publisherUTFPR-
Direitos: dc.rightsopenAccess-
Direitos: dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/-
Palavras-chave: dc.subjectProtocolos de acesso múltiplo-
Palavras-chave: dc.subjectInternet das coisas-
Palavras-chave: dc.subjectSistemas de telefonia celular-
Palavras-chave: dc.subjectMúltiplos sistemas de entrada-saída múltipla-
Palavras-chave: dc.subjectMultiple access protocols-
Palavras-chave: dc.subjectInternet of things-
Palavras-chave: dc.subjectCell phone systems-
Palavras-chave: dc.subjectMultiple input-multiple output systems-
Palavras-chave: dc.subjectCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES-
Palavras-chave: dc.subjectEngenharia Elétrica-
Título: dc.titleNOMA-RA: protocolo de acesso aleatório baseado em múltiplo acesso não ortogonal para MIMO massivo-
Título: dc.titleNOMA-RA: non-orthogonal multiple access-based random access protocol for massive MIMO-
Tipo de arquivo: dc.typelivro digital-
Aparece nas coleções:Repositorio Institucional da UTFPR - RIUT

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