T E L K O M N I K T elec o m m un ica t io n,  Co m pu t ing ,   E lect ro nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.   19 ,   No .   1 Feb r u ar y   2 0 2 1 ,   p p .   1 9 ~2 6   I SS N:  1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   ac cr ed ited   First Gr ad b y   Kem en r is tek d i k ti,  Dec r ee   No : 2 1 /E/KPT /2 0 1 8   DOI : 1 0 . 1 2 9 2 8 /TE L KOM NI K A. v 1 9 i1 . 1 5 8 6 1     19       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //jo u r n a l.u a d . a c. id /in d ex . p h p /TELK OM N I K A   Perf o rma nce   o d o wnlink  N O M A   with  mu ltiple  ant enna  bas sta tion, f u ll - dup le x  and  D2 D   t ra nsm iss io n         M in h - Sa ng   Va n Ng uy en 1 ,   Dinh - T h ua n Do 2   1 In d u strial  Un i v e rsity   o Ho   Ch i   M in h   Cit y   (IUH ),   Ho   Ch M in h   C it y ,   Vie t n a m   2 Wi re les s Co m m u n ica ti o n s Re se a rc h   G ro u p ,   F a c u lt y   o El e c tri c a &   El e c tro n ics   En g i n e e rin g ,     To n   D u c   Th a n g   U n iv e rsit y ,   H o   C h M i n h   Cit y ,   Vie tn a m       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   1 7 ,   2 0 2 0   R ev is ed   Ma y   5 ,   2 0 2 0   Acc ep ted   Ma y   1 4 ,   2 0 2 0       Th e   imp lem e n tatio n   o n o n - o rt h o g o n a m u lt ip le  a c c e ss   ( NO M A)  a n d   tran sm it   a n ten n a   se lec ti o n   (TA S tec h n i q u e   h a c o n sid e re d   in   t h is  p a p e s in c e   TAS - a wa re   b a s e   sta ti o n   (BS p ro v id e th e   lo c o st,  lo c o m p lex i ty ,   a n d   h ig h   d iv e rsit y   g a in s.   In   t h is  p a p e r,   w e   in v e stig a te  p e rf o rm a n c e   o two   u se rs  b y   d e riv i n g   o u tag e   p ro b a b il i ty .   Th e   sy ste m   p e rfo rm a n c e   b e n e fit fro m   d e sig n   o f   TAS   a n d   fu ll - d u p le x   (F D)   sc h e m e   a p p li e d   a t   NO M u se rs,  a n d   b a n d wid t h   e fficie n c y   will   b e   e n h a n c e d   a lt h o u g h   se lf - in terfe re n c e   e x ists  d u e   t o   F D.  T h e   m a in   c o n tri b u ti o n   li e in   t h e   e x a c e x p re ss io n o o u tag e   p r o b a b il it y   wh ich   a re   d e riv e d   t o   e x h i b it   sy ste m   p e r fo rm a n c e .   Diffe re n fro m   t h e   sim u late d   p a ra m e ters ,   th e   a n a ly ti c a re su lt sh o th a i n c re a sin g   n u m b e o tran sm it   a n ten n a s a t h e   BS   is wa y   to   i m p r o v e   sy ste m   p e rf o rm a n c e .   K ey w o r d s :   Fu ll - d u p lex     N on - o r th o g o n al  m u ltip le  ac ce s s   T r an s m it a n ten n s elec tio n       T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Din h - T h u a n   Do   W ir eles s   C o m m u n icatio n s   R esear ch   Gr o u p   Facu lty   o f   E lect r ical  &   E lectr o n ics E n g in ee r i n g   T o n   Du T h an g   U n iv er s ity   Ho   C h i M in h   C ity ,   Vietn am   E m ail:  d o d in h t h u an @ td tu . ed u . v n       1.   I NT RO D UCT I O N     No n - o r th o g o n al  m u ltip le  ac ce s s   ( NOM A)   is   k n o wn   as  p r o m is in g   ca n d id ate  p r o v id i n g   ab ilit y   o f   m u ltip le  ac ce s s   to   m ass iv u s er s   in   n ex g en er atio n   co m m u n icatio n s   [ 1 - 4 ] .   T h h ig h er   t h s p ec tr al  ef f icien cy   an d   u s er   f air n ess   ar b en ef ic ial  f r o m   em p l o y in g   NOM in   em er g in g   wir eless   co m m u n icatio n   n etwo r k s .   NOM tech n iq u h as  b ee n   in d icate d   th at  it  is   ca p ab le  o f   co m b in in g   with   m a n y   wir el ess   co m m u n icatio n   tech n iq u es  d u e   to   it s   s u p er io r   s p ec tr al  ef f icien cy ,   an d   e n h a n cin g   th s y s tem   p er f o r m an c e.   Fo r   ex am p le,   th e   tech n iq u o f   co o p er ativ tr an s m is s io n   ap p lied   to g eth er   with   NOM is   s u itab le  with   m u lti - u s er     en v ir o n m en [ 5 - 1 0 ] .   T h er e f o r e,   th co o p e r ativ tr an s m is s io n   f o r   NOM ca n   im p r o v th co m m u n icatio n   r eliab ilit y   f o r   th e   u s er s   wh o   ar in   p o o r   ch a n n els [ 1 1 - 1 7 ] .   B esid es  NOM A,   m u ltip le - in p u m u ltip le - o u tp u t   ( MI MO )   tech n o lo g y   b en ef its   n etwo r k   r eliab ilit y   an d   ca p ac ity   [ 1 8 1 9 ] .   Ho wev e r ,   t h co m p u tatio n al  co m p lex ity   an d   p o wer   co n s u m p tio n   a r d is ad v an tag o f   s u ch   MI MO   NOM s ch em s in ce   m u ltip le  an ten n as  r esu lt  in   th in cr ea s ed   co s [ 2 0 ] .   T h e   tr an s m it  an ten n a   s elec tio n   ( T AS)   h as  b ee n   ap p lied   as  a   p r ac tical  s o lu tio n   to   av o id   th u n d esira b le  ef f ec ts   th e   s im u lt an e o u s   u s o f   m u ltip le  an ten n as   [ 2 1 ] .   T h au th o r s   in   [ 2 2 ]   in d icate d   t h at  T AS  tech n iq u es  p o s s ess in g   f u ll  d iv er s ity   g ain .   T AS  an d   NOM ar in tr o d u ce d   in   r ec en p ap er s   [ 2 3 - 2 5 ] .   Fo r   e x am p le,   NOM was  s tu d ied   in   [ 2 3 ]   b y   em p lo y in g   t r an s m it  an ten n s elec tio n   ( T AS)   at  th b ase  Statio n   to   s h o w   th o u tag p er f o r m an ce   f o r   d o wn lin k .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  19 ,   No .   1 Feb r u ar y   2 0 2 1 :   1 9   -   26   20   No tatio n :     T h cu m u lativ d is tr ib u tio n   f u n ctio n   o f   r e al - v alu ed   r an d o m   v ar iab le    is   d en o te d   b y   ( . )   an d   ( . )   s tan d s   f o r   p r o b a b ilit y   d en s ity   f u n ctio n s .    ( . )   is   p r o b a b ilit y   f u n ctio n .       2.   SYST E M   M O D E   C o n s id er   d o wn lin k   o f   n etwo r k   as  s h o wn   in   Fig u r e   1 .   T h b ase  s tatio n   ( B S)  eq u ip p ed   m an y   an ten n as   to   im p r o v p e r f o r m an ce   o f   f a r   u s er s ,   i.e .   two   NOM u s er s .   I n   th is   ca s e,   m ain   o b ject  o f   th is   p ap er   is   f u ll - d u p le x   ( FD)   m o d is   en ab led   at  two   NOM u s er s   ( , = { 1 , 2 } )   wh ich   o p er at in   d ev ice - to - d ev ice  ( D2 D ) ,   two   NOM u s er s   ca n   co m m u n ic ate  d ir ec tly   with o u h elp in g   o f   th B wh ich   h as  K   an ten n as.  T h co m p lex   ch an n el  co ef f icien ts   f o r   th lin k s    1  2 11 DD 2 2 2 1 , 1 2   ar r ep r esen ted   by  | , 1 | 2  ( 0 , 1 ) | , 2 | 2  ( 0 , 2 ) | 1 | 2  ( 0 , 3 ) | 2 | 2  ( 0 , 4 ) | 1 | 2  ( 0 , 5 ) ,   | 2 | 2  ( 0 , 6 ) r esp ec tiv ely .   Fu r th er ,   in   th is   s ce n ar io   NOM u s er s   ar e   d o u b le - an ten n d ev ices  an d   o p e r ate  in   FD m o d e,   ex ce p t f o r   th B S e q u ip p ed   m u ltip le  an ten n a .   T h d ir ec t lin k s   b etwe en   th s o u r ce   n o d an d   th u s er s   ar ass u m ed   av ailab le  wh ich   is   co m m o n   in   th s ce n ar io s   wh er two   NOM u s er s   ac q u ir d ev ice  to   d ev ice   tr an s m is s io n .   W a s s u m th at  all  u s e r s   ar clu s ter ed   v er y   clo s s u ch   th at  h o m o g en eo u s   n etwo r k   to p o lo g y   is   co n s id er ed   in   o u r   p a p er .   T h ch an n els  ass o ciate d   with   ea ch   lin k   ex h ib it  R ay leig h   f ad i n g   an d   ad d itiv wh ite   Gau s s ian   n o is ( AW GN) .           Fig u r e   1 .   Sy s tem   m o d el  o f   NOM d o wn lin k       I n   f i r s p h ase,   th e   B co m m u n icate s   with   two   u s er s   with   s ig n al  = 1 1 + 2 2   to   1 D   an d   2 D   ac co r d in g   to   d ir ec tr an s m is s io n s .   W h er   is   th tr an s m itted   p o wer   o f   th B S,  i x   is   th s ig n al  o f   i D ,   an d   1 a 2 a   is   th p o wer   allo ca tio n   co e f f icien with   1 + 2 = 1 1 > 2 .   I n   FD  m o d e,   u s er   i D   r ec eiv es  th e   s u p er p o s ed   s ig n al  a n d   lo o p   in t er f er en ce   s ig n al  s im u ltan e o u s ly ,   th r ec eiv e d   s ig n al  at  i D   is      = , +  + ; ( 1 , 2 )   ( 1 )     wh er   d en o tes  u s er   1   wo r k in g   in   FD.  i w   is   th ad d itiv wh ite  Gau s s ian   n o is wi th   ze r o   m ea n   an d   v ar ian ce   0 N T h e   L I   is   m o d eled   as   R ay l eig h   f a d in g   ch a n n el  with   co ef f icien i l W ca ll  I x   as  s ig n al  r ela ted   to   s elf - in ter f er en ce   at  i D Di P   ar th n o r m a lized   tr an s m is s io n   p o wer s   at  i D .   T h en ,   th r ec eiv ed   s ig n al - to - in ter f er en ce - p lu s - n o is r atio   ( SI NR )   at  u s er   1   b ec o m e      1 , = 1 | , 1 | 2 2 | , 1 | 2 +  | 1 | 2 + 1   ( 2 )     wh er 0 S PN =   is   th tr an s m it  s ig n al - to - n o is r atio   ( SNR )   wh ich   was  m ea s u r ed   at  th B S .   I n   th is   s ce n ar io ,   2   is   s o - ca lled   as   th e   s u cc ess iv in ter f e r en ce   ca n ce llatio n   ( SIC)   u s er ,   i.e .   SIC  is   r eq u i r ed   to   elim in ate   in ter f er en ce   f r o m   s ig n al  o f   1 .   Firtly ,   th r ec eiv e d   SI NR   at  u s er   2   to   d etec u s er 1 s   m ess ag 1   is   g iv en   b y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         P erfo r ma n ce   o f d o w n lin N OMA  w ith   mu ltip le  a n ten n a   b a s s ta tio n . . . ( Min h - S a n g   V a n )   21    1 2 , = 1 | , 2 | 2 2 | , 2 | 2 +  | 2 | 2 + 1   ( 3 )     T h en   SIC  ac tiv ated   to   elim in a te  in ter f er en ce   f r o m   1 D ,   th e   r ec e iv ed   SIN R s   at  th 2 D   is   ca lcu lated   to   d ec o d e   its   o wn   s ig n al  as      2 , = 2 | , 2 | 2  | 2 | 2 + 1   ( 4 )     I n   th is   p h ase,   th co o p e r atio n   s ig n al  is   tr an s m itted   f r o m   th u s er   with   s tr o n g er   ch an n el  g ain   to   th u s er   with   wea k er   g ai n .   T h co o p er ati o n   s ig n al  ca n   h el p   1   to   d ec o d its   d ata,   o r   2 D   to   p er f o r m   SI C   b etter .   T h e   co o p er atio n   s ig an l r ec eiv e d   b y   1   is   g iv en   b y     D i i S i D i I i f g P s l P x w = + +   ( 5 )     Gen er ally ,   th r ec ei v ed   SIN R   at  u s er   i is g iv en   b y      = | | 2  | | 2 + 1   ( 6 )     T h an ten n a   in d ex   ca n   b e   s elec ted   to   s tr en g th e n   th B S to   s er v u s er   i   lin k   as f o llo ws     =   = 1 , , ( | , | 2 )   ( 7 )     I n   th is   ca s e,   C DF a n d   PDF r elate d   s elec ted   ch an n el  ar e   g iv e n   b y   [ 2 6 ,   27]     ( ) ( ) *, 2 1 1 1 e x p 1 1 e x p ki K h k i K k k h k i h x Fx K kx k =   =        =       ( 8 )     an d     ( ) ( ) ( ) ( ) * , 1 , 1 , 2 2 2 1 1 1 1 e x p k i i i K K k k h k i h h k hh i f x K F x f x K k k x k  =  =     =       ( 9 )       3.   O UT AG E   P RO B AB I L I T Y   W h en   th tar g eted   d ata  r ates,  1   an d   2 ,   ar d eter m in e d   b y   th e   u s er s   Qo S r eq u ir em en ts   f o r   u s er   i.  I n   f ac t,  th o u tag p r o b ab ilit y   is   an   im p o r tan p er f o r m a n ce   cr iter io n   wh ich   n ee d   b in v esti g ated .   I f   th e   o u tag e   ev en o cc u r s   at  th n o n - SIC  u s er ,   th SIC  u s er   d o es  n o u s th co o p er atio n   s ig n al,   an d   th o u tag o f   th SIC  u s er   d o es n o t a llo t h co o p er atio n   f r o m   th SIC u s er   to   th e   n o n - SIC u s er .     3 . 1 .     O ut a g pro ba bil it y   o f   u s er   Ou tag Pro b ab ilit y   o f   1 Acc o r d in g   t o   NOM p r o to c o l,  th e   c o m p lem en tar y   e v en ts   o f   o u tag at  1   ca n   b ex p lain ed   as:  1   ca n   d etec 2   as  we ll  as   its   o wn   m ess ag e   1 .   Fro m   th ab o v d escr ip tio n ,   th o u tag e   p r o b a b ilit y   o f   1 D   is   ex p r ess ed   as   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  19 ,   No .   1 Feb r u ar y   2 0 2 1 :   1 9   -   26   22   ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 12 1 1 , * 1 1 1 , * 1 1 1 1 , * 1 1 1 P r m a x , P r , P r P r , D S D k D S D k D S D k D OP  = = =   ( 1 0 )     wh er = 2 1 , ( = 1 , 2 ) i R   is   tar g et  r ate  f o r   s ig n al  ,   with   th e   h elp   o f   ( 2 )   a n d   ( 3 ) ,   th en   it  ca n   b ca lcu lated   th ter m s   1   an d   2   as     ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 22 1 * , 1 1 1 , * 1 2 11 2 * , 1 1 1 2 1 0 1 1 2 1 Pr 1 1 Pr 1 1 1 . k S D k k l h l h aa x F f x d x aa      =  +  =      + =         ( 1 1 )     Fro m   ( 8 )   an d   ( 9 ) ,   it c an   b c o m p u ted   2   as     ( ) 1 2 0 5 3 3 11 0 3 5 5 3 5 1 1 3 5 5 1 1 1 e x p e x p 11 1 e x p e x p 1 e x p . x x dx x d x   +   =      = +     =  +    ( 1 2 )     Plu g g in g   ( 1 1 ) ,   ( 1 3 ) ,   in to   ( 1 0 ) ,   th f in al  r esu lt c an   b o b tai n e d   as       ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 1 2 1 1 1 1 1 3 1 1 2 1 1 1 2 1 5 1 1 3 5 5 1 1 e x p 1 e x p . K k D k aa K k OP k k a a a a     =    =      +         +     ( 1 3 )     3 . 2 .     O ut a g pro ba bil it y   o f   u s er   2   T h o u tag e   ev en ts   o f   2 D   ca n   b e x p lain ed   as b elo w.   T h f i r s t is th at  1   ca n n o t d etec 2 .   T h s ec o n d   is   th at  2   ca n n o t d etec t it s   o wn   m ess ag 2   o n   th e   co n d itio n s   th at  1   ca n   d etec 2   s u cc ess f u lly .   B ased   o n   th ese,   th o u ta g p r o b ab ilit y   o f   2   is   ex p r ess ed   as     ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 1 2 1 2 , * 2 , * 2 2 1 2 , * 2 , * 2 2 2 1 2 , * 2 , * 2 2 2 Pr m a x m in , , Pr m in , , Pr m in , Pr . D S D k S D k D S D k S D k D S D k S D k D OP = = =   ( 1 4 )     Fro m   ( 1 4 ) ,   1   is   g iv en   b y     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         P erfo r ma n ce   o f d o w n lin N OMA  w ith   mu ltip le  a n ten n a   b a s s ta tio n . . . ( Min h - S a n g   V a n )   23   ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 22 2 * , 2 2 2 1 * , 2 2 0 1 Pr 1 1 1 1 , k k l h hl F x f x d x = +  = +     ( 1 5 )     wh er =  ( 2 ( 1 2 2 ) , 2 2 ) .   Fro m   ( 8 ) ,   1   ca n   b ex p r ess ed     ( ) ( ) 1 1 0 1 4 2 2 4 1 2 1 4 2 2 11 1 1 e x p e x p 1 1 e x p . K k k K k k K kk x d x k K k k k = =   = +        =   +     ( 1 6 )     Fro m   ( 1 4 ) ,   2   is   g iv en   b y     ( ) ( ) ( ) 22 22 2 22 2 22 2 0 22 0 4 6 6 4 6 2 2 4 6 6 1 1 Pr 1 11 11 1 e x p e x p 1 e x p . gl l g x F f x d x x d x     +  =     +  =       = +     =  +    ( 1 7 )     Plu g g in g   ( 1 6 ) ,   ( 1 7 ) ,   in to   ( 1 4 ) ,   th f in al  r esu lt c an   b o b tai n e d   as      ( ) 1 2 2 1 4 2 2 6 2 2 4 6 6 1 1 e x p 1 e x p . K k D k K k OP k k   =    =     +         +     ( 1 8 )       4.   T H E   I M P E RF E C T   SI AT   USE 2   C o n v er s ely ,   b y   co n s id er in g   im p er f ec t SI C ,   th r ec eiv e d   SIN R s   at  b o th   2 D   b ec o m e:      2 ,  = 2 | , 2 | 2 1 | ̃ , 1 | 2 +  | 2 | 2 + 1   ( 1 9 )     wh er ̃ , 1  ( 0 , 7 ) ,   an d   th e   p ar am eter   ( 0 1 )   d en o tes  th lev el  o f   r esid u al   in te r f er en ce   b ec au s o f   SIC  im p e r f ec tio n   at  u s er   2 .   As  p ar ticu lar   ca s e,   = 0   an d   = 1   r e p r esen p e r f ec SIC  an d   with o u SIC ,   r esp ec tiv ely .   T h o u tag p r o b ab ilit y   th u s er   2   is   g iv e n   b y       ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 12 2 2 , * 2 2 , * 2 2 2 , * 2 2 Pr m a x , Pr , Pr Pr . ip ip D S D k D i ip S D k D i ip S D k D i OP  = = =   ( 2 0 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  19 ,   No .   1 Feb r u ar y   2 0 2 1 :   1 9   -   26   24   Fro m   ( 2 2 ) ,   1   is   g iv en   b y     ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 * , 1 * , 2 2 2 * , 1 2 1 2 2 1 * , 2 2 21 00 2 1 1 Pr 1 1 1 . k k k k l h h a h l h a a x y F f x d x f y d y a     ++  =     ++  =             ( 2 1 )     Fro m   ( 8 ) ,   1   ca n   b ex p r ess ed     ( ) ( ) ( ) 2 2 1 11 7 4 2 2 21 00 2 2 7 4 2 2 11 7 4 2 2 21 22 1 1 1 e x p e x p e x p e x p 1 1 1 e x p e x p KK kn kn KK kn kn KK k n kn a k a x y n x y d x d y a KK k n kn a ka n a   +− ==  +− ==  =   +           =   +    ( ) 2 00 7 2 2 4 2 2 2 2 2 2 11 2 1 7 2 2 2 4 2 2 2 2 1 e x p 1 1 e x p . KK kn kn k x d x y d y a KK n a a k kn k a a k a a     +− ==     −+            =  ++      ( 2 2 )     2   is   ca lcu lated   as  2 .   Fro m   ( 1 7 )   a n d   ( 2 2 ) ,   2    is   g iv en   b y       ( ) 2 2 2 2 2 2 2 11 2 1 7 2 2 2 4 2 2 2 2 6 2 2 4 6 6 1 1 e x p 1 e x p . KK kn ip D kn KK n a a k OP kn k a a k a a   +− ==   =    ++        +      ( 2 3 )       5.   NUM E RIC AL   R E SU L T S   I n   th is   s ec tio n ,   n u m er ical  e x a m p les  ar p er f o r m ed   to   v er if y   th o u tag e   p er f o r m a n ce   o f   t h d o wn lin k   m u ltip le - in p u t - s in g le - o u tp u ( MI SO)   NOM n etwo r k   u n d er   R ay leig h   f ad in g   ch a n n els  with   FD  s ch em e .   Mo r eo v er ,   Mo n te - C ar lo   s im u l atio n   is   r u n   in   1 0 6   tim es  to   c o m p a r with   a n aly tical  r esu lts   as  p r o v e d   f o r m u la   p r esen ted   in   p r ev io u s   s ec tio n .   I n   T ab le  1   as  s h o wn   in   s im u lat io n   p ar am ete r s .   I n   Fig u r 2 ,   th o u tag p r o b a b ilit y   v er s u s   tr an s m it  SNR   a th B   is   p r esen ted   in   d if f er en p o wer   allo ca tio n   p ar am eter s .   W d is tan ce   b etwe en   B an d   , ( = 1 , 2 )   is   i d ,   ch an n el  g ain   = 1 = 0 . 5 , 2 2 R = ,   th n u m b er   o f   an ten n a   at  B is   = 2 As  clea r   o b s er v atio n ,   th e   ex ac an aly tical  r esu lts   a n d   s im u latio n   r esu lts   ar e   in   ex ce llen t   ag r ee m en t,  a n d   s u ch   o u tag p r o b ab ilit y   will  b co n s tan at  h ig h - SNR   r eg im es.  Mo r eo v e r ,   as  th tr an s m i SNR   i n cr ea s es,  th o u tag e   p r o b a b ilit y   d ec r ea s es  An o th er   im p o r tan t o b s er v atio n   is   th at  th o u tag p r o b ab ilit y   f o r   2   o u tp er f o r m s   User   1 .   Fig u r e   3   s h o ws  o u tag p e r f o r m an ce   f o r   u s er   1 .   T h p ar am e ter s   f o r   th is   ca s 1 = 0 . 7   , 2 = 2 = 2 .   I ca n   b s ee n   th at  lo wer   tar g et  r ate  1 R   r esu lts   in   b etter   o u tag p er f o r m an ce .   I n   Fig u r e   4 ,   th o u tag p r o b ab ilit ies  ar s h o wn   as  f u n ctio n   o f   th tr an s m it  SNR .   R ep o r ted   f r o m   th e   im p ac o f   tar g et  r ate  2 ,   th er is   d ec r ea s in   o u tag p r o b ab i lity   f o r   s u ch   u s er   as  ch an g t o   lo wer   lev el  o f   2 T h is   F ig u r r e q u ir es  s ev er al  p ar am eter s   as  1 = 0 . 7   , 1 = 0 . 5 = 2 .   Fig u r 5   p lo ts   th o u tag p r o b ab ilit y   v er s u s   SNR   wi th   th d if f er en n u m b er   o f   tr an s m it  an ten n a   at  th B ( o th er   p ar am eter s   as  d ec lar atio n s   in     Fig u re   5   as  1 = 0 . 7   ,   1 = 0 . 5 ,   2 = 2 .   Mo r a n ten n a   at  th B in d icate s   b etter   o u t ag p r o b ab ilit y   i n   s u c h   NOM A.   = 5   ca s is   b est p er f o r m a n ce   as im p o r tan o b s er v atio n   i n   th is   s tu d y     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         P erfo r ma n ce   o f d o w n lin N OMA  w ith   mu ltip le  a n ten n a   b a s s ta tio n . . . ( Min h - S a n g   V a n )   25   T ab le  1 .   Simu latio n   p ar am eter s   [ 2 8 ]   P a r a me t e r   V a l u e   N o d e   d i s t a n c e s   1 2 ,   r e sp e c t i v e l y   0 . 4 ,   0 . 2   P a t h   l o ss  e x p o n e n t     2   P o w e r   a l l o c a t i o n   f a c t o r 1     0 . 6 ,   0 . 7 ,   0 . 8   3 = 4 = 7 , 5 = 6   0 . 0 1 ,   1   O u t a g e   t h r e s h o l d   1 2   ( 0 . 2 ,   0 . 5 ) ;   ( 1 ,   2 )   N u mb e r   o f   a n t e n n a     2 ,   5   Tr a n sm i t   S N R     t o   4 0   d B             Fig u r 2 .   Ou ta g p er f o r m a n ce   o f   , ( = 1 , 2 )   an d   OM v er s u s     as v ar y in g   1 .     Fig u r 3 .   Ou ta g p er f o r m a n ce   o f   1 D     as v ar y in g   1 R .             Fig u r 4 .   Ou ta g p er f o r m a n ce   o f   2   v er s u s     as v ar y in g   2 .     Fig u r e   5 .   Ou ta g p er f o r m a n ce   o f   1   an d   2     as v ar y in g   K .       6.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   in v esti g ated   a n aly t ically   th im p ac t   o f   r esid u al  i n ter f er en ce   d u e   to   f u ll - d u p lex   s ch em o n   u s er s   in   d o w n lin k   o f   NOM A.   C lo s ed - f o r m   a n aly tical  ex p r ess io n s   f o r   t h o u tag p r o b ab ilit y   wer o b tain ed .   Ou r   th eo r etica an aly s is   in d icate d   th at  th o u tag e   p e r f o r m an ce   i s   o n ly   s ig h tly   d eg r ad ed   b y   r e s id u al  in ter f er en ce   r elate d   to   FD  m o d b u o th er w is th o u tag p er f o r m a n ce   lo s s   ca n   b v er y   s u b s tan tial  as  ch an g in g   th n u m b er   o f   tr an s m it  an ten n as  at  th B S .   Fu r th er m o r e,   we  o b s er v ed   th at  tar g et  r ates  h av s m all   im p ac o n   s u ch   o u tag p er f o r m an ce .       RE F E R E NC E S     [1 ]   D. - T.   Do   a n d   M . - S .   Va n   N g u y e n ,   De v ice - to - d e v ice   tran sm issio n   m o d e in   NO M n e two rk   wit h   a n d   wit h o u t   wire les s p o we tran sfe r ,   Co mp u t e r Co mm u n ica t io n s ,   v o l.   1 3 9 ,   p p .   6 7 - 7 7 ,   M a y   2 0 1 9 .   [2 ]   D. - T.   Do ,   M .   Va e z i ,   T. - L .   Ng u y e n ,   Wi re les p o we re d   c o o p e ra ti v e   r e lay in g   u sin g   NO M wit h   Im p e rf e c CS I ,”   Pro c .   o IEE E   Glo b e c o m W o rk sh o p s (GC W k sh p s),  Ab u   Dh a b i ,   UAE ,   S e p tem b e 2 0 1 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  19 ,   No .   1 Feb r u ar y   2 0 2 1 :   1 9   -   26   26   [3 ]   D. - T.   Do ,   A. - T.   Le ,   NO M b a s e d   c o g n it i v e   re lay in g Tra n sc e iv e h a rd wa re   imp a irme n ts,  re lay   se l e c ti o n   p o li c ies   a n d   o u tag e   p e rfo rm a n c e   c o m p a ris o n ,”   C o mp u ter   Co mm u n ica ti o n s ,   v o l.   1 4 6 ,   p p .   1 4 4 - 1 5 4 .   [4 ]   D. - T.   Do ,   A. - T.   Le  a n d   B. - M .   Lee ,   On   p e rfo rm a n c e   a n a ly sis  o u n d e rlay   c o g n it iv e   ra d io - a wa re   h y b ri d   OMA/NOMA   n e two rk s wit h   imp e rfe c t   C SI ,”   El e c tro n ics ,   v o l.   8 ,   n o . 7 ,   J u ly   2 0 1 9 .   [5 ]   X.  Li ,   W.   X u ,   Z.   F e n g ,   X.  Li n ,   a n d   J.  Li n ,   M a tch i n g - t h e o r y - b a se d   sp e c tru m   u ti l iza ti o n   in   c o g n it iv e   NO M A - OFDM   sy ste m s ,   Pro c .   IEE W ire les s Co mm u n .   Ne tw.   Co n f.   (W CNC) M a rc h   2 0 1 7 .   [6 ]   F .   Z h o u ,   Z .   Ch u ,   H .   S u n ,   a n d   W.   C.   M .   Leu n g ,   Re so u rc e   a ll o c a ti o n   f o se c u re   M IS O - NO M c o g n it iv e   ra d io re l y in g   o n   S WI P T ,”   Pro c .   IE EE   In t.   C o n f .   Co mm u n . ,   K a n s a s Cit y M a y   2 0 1 8 .   [7 ]   D.   T.   Do ,   A.   T.   Le,  C. - B.   Le an d   B.   M .   Lee , “ On   e x a c o u ta g e   a n d   th ro u g h p u p e rf o rm a n c e   o c o g n it iv e   ra d io   b a se non - o rt h o g o n a m u lt i p le ac c e ss   n e two rk s with   a n d   with o u t   D2 li n k ,   S e n so rs ,   v o l .   1 9 ,   n o .   1 5 ,   2 0 1 9 .   [8 ]   D. - T.   Do   a n d   C . - B.   Le ,   Ap p l ica ti o n   o NO M in   wire les sy ste m   with   wire les p o we tran sfe sc h e m e   o u tag e   a n d   e rg o d ic ca p a c it y   p e rfo rm a n c e   a n a ly sis ,”   S e n s o rs ,   v o l.   1 8 ,   n o .   1 0 ,   2 0 1 8 .   [9 ]   T. - L.   N g u y e n   a n d   D . - T .   Do ,   Ex p l o it i n g   imp a c ts  o in terc e ll   i n terfe re n c e   o n   S WI P T - a ss isted   No n - o r th o g o n a l   m u lt ip le ac c e ss ,   W ire les s Co mm u n ica ti o n s a n d   M o b il e   C o mp u ti n g ,   v o l.   2 0 1 8 ,   n o . 1 7 ,   p p . 1 - 1 2 ,   No v e m b e 2 0 1 8 .   [1 0 ]   D . - T.   Do ,   M . - S .   Va n   Ng u y e n ,   T. - A.  Ho a n g   a n d   M .   Vo z n a k ,   NO M A - a ss isted   m u lt ip le  a c c e ss   sc h e m e   fo Io T   d e p lo y m e n t:   re lay   se lec ti o n   m o d e a n d   se c re c y   p e rf o rm a n c e   imp ro v e m e n t ,   S e n so rs ,   v o l.   1 9 ,   n o . 3 ,   F e b ru a ry   2 0 1 9 .   [1 1 ]   P .   D.  Dia m a n t o u la k is,  e a l . ,   Wi r e les s - p o we re d   c o m m u n ica ti o n w it h   n o n - o rt h o g o n a m u lt ip le   a c c e s s ,”   IEE T r a n s.   W ire les s Co mm u n ,   v o l.   1 5 ,   n o .   1 2 ,   p p .   8 4 2 2 - 8 4 3 6 ,   De c e m b e 2 0 1 6 .   [1 2 ]   Y.  Li u ,   Z.   Din g ,   M .   El k a sh lan ,   H.   V.  P o o r ,   Co o p e ra ti v e   n o n o rt h o g o n a m u lt ip le   a c c e ss   with   sim u lt a n e o u wire le ss   in fo rm a ti o n   a n d   p o we tran sfe r ,   IEE J o u rn a l   o n   S e lec trd   Are a s i n   Co mm u n ica t io n s ,   v o l.   3 4 ,   n o .   4 ,   Ap ril   2 0 1 6 .   [1 3 ]   Z.   Ya n g ,   Z .   Di n g ,   P .   F a n ,   N.  Al - Dh a h ir ,   T h e   imp a c o p o we a l lo c a ti o n   o n   c o o p e ra ti v e   n o n - o rt h o g o n a m u lt ip le   a c c e s s n e two rk s wit h   S WI P T ,”   IE EE   T ra n s.  W ire les s Co mm u n ,   v o l.   1 6 ,   n o . 7 ,   Ju l y   2 0 1 7 .   [1 4 ]   D . - T.   Do ,   e a l . ,   Wi re les p o we tran sfe e n a b led   NO M re lay   sy ste m s:  two   S IC  m o d e a n d   p e rfo rm a n c e   e v a lu a ti o n ,”   T EL KO M NIKA  T e le c o mm u n ica t io n   Co m p u ti n g   El e c tro n ics   a n d   C o n tro l ,   v o l.   1 7 ,   n o .   6 ,   p p .   2 6 9 7 - 2 7 0 3 ,   De c e m b e 2019.   [1 5 ]   D. - T.   Do ,   C. - B.   Le  a n d   A. - T.   Le ,   Co o p e ra ti v e   u n d e rlay   c o g n it iv e   ra d i o   a ss isted   NO M A:  se c o n d a r y   n e tw o r k   imp ro v e m e n t   a n d   o u tag e   p e rfo r m a n c e ,   T EL KOM NIKA   T e lec o mm u n ica ti o n   Co m p u ti n g   El e c tro n ics   a n d   Co n tro l v o l. 1 7 ,   n o .   5 ,   p p .   2 1 4 7 - 2 1 5 4 ,   Oc t o b e 2 0 1 9 .     [1 6 ]   D. - T.   Do   a n d   T. - T.   T h Ng u y e n ,   Ex a c o u ta g e   p e rfo rm a n c e   a n a l y sis  o a m p li f y - a n d   fo rwa rd - a wa re   c o o p e ra ti v e   NO M A ,   T EL KOM NIKA  T e lec o mm u n ica ti o n   Co mp u ti n g   El e c tro n ics   a n d   C o n tr o l ,   v o l .   1 6 ,   n o .   5 ,   p p .   1 9 6 6 - 1 9 7 3 ,   Oc to b e 2 0 1 8 .     [1 7 ]   D. - T.   Do   a n d   C. - B.   Le ,   Ex p lo it in g   o u tag e   p e rfo rm a n c e   o wire les p o we re d   NO M A ,”   T EL KOM NIKA   T e lec o mm u n ica ti o n   Co mp u ti n g   E lec tro n ics   a n d   C o n tr o l ,   v o l .   1 6 ,   n o .   5 ,   p p .   1 9 0 7 - 1 9 1 7 ,   Oc to b e 2 0 1 8 .   [1 8 ]   G .   J.  F o sc h in i   a n d   M .   J.  G a n s ,   On   li m it s o wire les c o m m u n ica ti o n i n   a   fa d in g   e n v iro n m e n w h e n   u si n g   m u lt i p l e   a n ten n a s ,”   W ire les s P e rs .   Co mm u n ,   v o l.   6 ,   n o . 3 ,   p p .   3 1 1 - 3 3 5 ,   1 9 9 8 .     [1 9 ]   I.   E.   Tela tar ,   Ca p a c it y   o m u lt i - a n ten n a   G a u ss ian   c h a n n e ls ,”   Eu r.   T ra n s.  T e lec o mm u n ,   v o l.   1 0 ,   n o . 6 ,   p p .   5 8 5 - 5 9 5 ,   1 9 9 9 .     [2 0 ]   S .   S a n a y e i A.  N o sra ti n ia ,   An te n n a   se lec ti o n   in   M IM sy ste m s ,”   IEE Co mm u n .   M a g ,   v o l.   4 2 ,   n o .   1 0 ,   p p .   6 8 - 7 3 ,   Oc t o b e 2 0 0 4 .     [2 1 ]   N.  B.   M e h ta,   S .   Ka sh y a p ,   a n d   A.   F .   M o li sc h ,   An ten n a   se lec ti o n   i n   LT E:   F ro m   m o ti v a ti o n   to   s p e c ifi c a ti o n ,”   IEE E   Co mm u n .   M a g .   M a g ,   v o l.   5 0 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 4 4 - 1 5 0 ,   Oc t o b e 2 0 1 2 .   [2 2 ]   Z.   Ch e n ,   J.   Yu a n ,   a n d   B .   Vu c e ti c ,   An a ly sis  o tra n sm it   a n ten n a   se lec ti o n /ma x ima l - ra ti o   c o m b i n i n g   in   Ra y leig h   fa d in g   c h a n n e ls ,”   IEE T ra n s.   Ve h .   T e c h n o l ,   v o l.   5 4 ,   n o .   4 ,   J u ly   2 0 0 5 .   [2 3 ]   Y.  Zh a n g ,   J.  G e ,   E.   S e rp e d in ,   P e rfo rm a n c e   a n a ly sis  o n o n o rt h o g o n a m u lt ip le  a c c e ss   fo d o wn li n k   n e two rk with   a n ten n a   se lec ti o n   o v e Na k a g a m i - m   fa d in g   c h a n n e ls ,   I EE T r a n s.   Veh .   T e c h n o l ,   v o l.   6 6 ,   n o . 1 1 ,   No v e m b e 2 0 1 7 .   [2 4 ]   Y.  Yu ,   e a l .,   An te n n a   se lec ti o n   f o M I M n o n o rt h o g o n a m u lt i p le  a c c e ss   sy ste m s ,”   IEE T r a n s.   Ve h .   T e c h n o l ,   v o l.   6 7 ,   n o .   4 ,   p p .   3 1 5 8 - 3 1 7 1 ,   Ap ri 2 0 1 8 .   [2 5 ]   X.  Li u X.   Wan g ,   Eff icie n t   a n te n n a   se lec ti o n   a n d   u se sc h e d u li n g   i n   5 G   m a ss iv e   M IM O - NO M sy ste m ,   Pro c IEE Veh .   T e c h n o l ,   M a y   2 0 1 6 .   [2 6 ]   S .   Lee ,   e a l . ,   Ou tag e   p ro b a b il it y   o n o n - o rth o g o n a m u lt i p le  a c c e ss   sc h e m e with   p a rti a re lay   se lec ti o n ,”   2 0 1 6   IE E E   2 7 t h   An n u a I n ter n a ti o n a l   S y mp o siu o n   Per so n a l,   I n d o o r,   a n d   M o b il e   Ra d i o   Co mm u n ica ti o n ( PIM RC) S e p tem b e r   2 0 1 6 .   [2 7 ]   J.  Xio n g ,   e a l . ,   Wo n g .   S e c re c y   p e rfo rm a n c e   a n a ly sis  fo TAS - M RC  sy ste m   with   imp e rfe c fe e d b a c k ,”   IEE T ra n s .   In f.   F o re n sic s S e c u r ,   v o l .   1 0 ,   n o . 8 ,   Au g u st  2 0 1 5 .   [2 8 ]   M .   F .   Ka d e r,   e a l .,   Du p lex   n o n - o rth o g o n a m u lt ip le  a c c e ss   in   c o o p e ra ti v e   re la y   sh a rin g   f o 5 G   sy ste m s ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   Veh icu la r T e c h n o lo g y ,   v o l.   6 7 ,   n o .   7 ,   p p .   5 8 3 1 - 5 8 4 0 .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.