I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   3 9 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   2 025 ,   pp .   1 595 ~ 1 607   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 3 9 .i 3 . pp 1 59 5 - 1 607             1595     Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   Pa i r i n g   m o b i l e   u se r s us i n g   K - m e a n s a l g o r i t h m   o n   PD - N OM A - b a s e d   m m W a v e s c o m m u n i c a t i o n s   s y st e m       L i ti m   A b d e l k h a l i q 1 , B e n d i m e r ad   M o h am m e d   Y as s i n e 2   1 L T IT   L a b o ra t o r y ,   D e p a rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   a n d   E l e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   T e c h n o l o g y ,   T a h ri   M o h a m e d   U n i v e r s i t y ,   B e c h a r,   A l g e ri a   2 L T T   L a b o ra t o r y ,   D e p a rt m e n t   o f   T e l e c o m m u n i c a t i o n ,   F a c u l t y   o f   T e c h n o l o g y ,   U n i v e r s i t y   o f   T l e m c e n ,   T l e m c e n ,   A l g e ri a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e J a n   21 2 025   R e v i s e A pr   10 2025   A c c e pt e J ul   3 2025       I t hi s   r e s e a r c h,   w e   s t udy   t h e   e f f e c t i v e ne s s   o f   t he   K - m e a n s   m a c hi n e   l e a r n i ng   ( M L )   c l us t e r i ng   a ppr o a c h   f o r   p a i r i ng   m o bi l e   us e r s   o a   p o w e r   do m a i n   no n - o r t ho go na l   m u l t i p l e   a c c e s s   ( P D - N O M A )   s i ng l e   i n p ut   s i ng l e   o ut p ut   ( S I S O )   do w nl i nk - ba s e d   m i l l i m e t e r - w a v e   ( m m W a v e )   c o m m uni c a t i o n   s y s t e m .   T he   ba s i c   c o nc e pt   i s   t o   pa i r   t he   m o bi l e   us e r s   by   us i ng   a   d a t a   s e t   t h a t   c o nt a i ns   e s s e nt i a l   i nf o r m a t i o a bo ut   t h e   m o bi l e   us e r s   i t h e   m i c r o   c e l l   ba s e   s t a t i o n   ( B S )   ( e . g . ,   t he   S N R ,   t h e   d i s t a nc e   be t w e e t h e   m o bi l e   us e r s   a nd   t h e   B S ,   t he   c ha nne l   g a i n ,   a nd   t h e   d a t a   r a t e   o f   e a c m o bi l e   us e r ) .   T he   s t udy   c o nduc t e i n   t hi s   pa p e r   d e m o ns t r a t e s   t ha t   t h e   pr o po s e d   K - m e a ns   c l u s t e r i ng - ba s e s c he m e   a c hi e v e s   a   ba l a nc e   b e t w e e n   c o m put a t i o na l   c o m pl e xi t y   a nd   pe r f o r m a nc e   m e t r i c s .   I t   o ut pe r f o r m s   s i ng l e   c a r r i e r   N O M A   ( S C - N O M A ) ,   t he   c o n v e nt i o na l   N O M A   pa i r i ng   s c he m e ,   a nd  t i m e   d i v i s i o m ul t i p l e   a c c e s s   ( T D M A ) ,   o f f e r i ng   a e f f e c t i v e   t r a d e - o f f   be t w e e n   s y s t e m   e f f i c i e nc y   a nd  i m pl e m e nt a t i o f e a s i b i l i t y.   Ke y w or d s :   5G   K - m e a n s   ML   NOMA   P a i r i ng  us e r s   R a y l e i gh   f a di ng  c ha nn e l   S IS O   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   L i t i m   A b de l k h a l i q   L T IT   L a b o r a t o r y ,   D e pa r t m e nt   o f   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c   E n g i n e e ri n g F a c ul t y   o f   T e c hno l o gy   T a hri   M o h a m e U ni v e r s i t y     B e c h a r,   A l ge ri a   E m a i l :   l i t i m . a b de l k h a l i q @ u n i v - b e c h a r . dz       1.   I N TR O D U C TI O N   By   2023,   ov e r   b i l l i o n   c o nn e c t e de v i c e s   w e r e   us i n c e l l ul a r   n e t w o r s e r v i c e s ,   dri v i ng  a   s ha r p   i n c r e a s e   i n   d a t a   t ra f f i c   c o m pa r e d   t o   201 4.   G l o b a l   m o b i l e   s ub s c r i p t i o n s   r e a c h e a pp r o xi m a t e l y   8. b i l l i o n   i n   2023,   u f r o m   8. 6   b i l l i o n   i 202 2,   s u r p a s s i n g   8   b i l l i o n   f o t h e   f i r s t   t i m e   i 2 019   [1] ,   [2] .   I nt e rn e t   o f   t h i ngs   ( Io T ),   h i g h   qu a l i t y   m ul t i m e di a   t ra n s m i s s i o n,   v i de o   c o n f e r e nc i n g ,   c l o ud  c o m put i n g ,   a n s o   o n ,   t h e s e   R e c e n t   t e c hn o l o gi c a l   b r e a kt hr o ug h s   n e c e s s i t a t e   a i n c r e a s e   i d a t a   ra t e   [3] .   T h e   n e w   ge n e ra t i o o f   m o b i l e   c e l l ul a n e t w o r ks   ( fi f t h - ge n e ra t i o ( 5G )   a n d   6G )   e n a b l e   m uc h i g h e c o n n e c t i o Io T   de v i c e s ,   l o w - l a t e n c y   n e t w o r r e s po n s e ,   a n f a s t e r   a n d   b e t t e m o b i l e   I n t e rn e t   a c c e s s .   R e l i a b i l i t y ,   s pe c t r a l   e f f i c i e n c y ,   a n l a t e n c y   a r e   t h e   m a i n   pe r f o r m a n c e   m e a s u r e s .   T h e s e   s y s t e m s   offe r   o pe r a t o r s   t h e   b e s t   po s s i b l e   qu a l i t y ,   c a pa c i t y ,   a n d   r e s o ur c e s   f o r   a   ra n ge   o f   us e   c a s e s   [4] .   T h e y   a r e   e xpe c t e t o   ha n dl e   f a s t e r   da t a   ra t e s   a nd  p r o v i de   c o nn e c t i v i t y   t o   a   l a r ge   n u m b e r   o f   de v i c e s   i n   o rde r   t o   m e e t   t h i s   g r o w i n g   de m a n d   f o r   da t a   s e r v i c e s   [5] .   T h e s e   t y pe s   o f   m o b i l e   w i r e l e s s   n e t w o r ks   a r e   r e qui r e d   t o   m e e t   t h e   c urr e nt   b a n dw i dt s c a r c i t y   p r o b l e m   a nd   c a p r o v i de   pe a k   d a t a   ra t e s   by   ut i l i z i n g   t h e   up pe b a n d   o f   t h e   f r e que n c y   s pe c t r um .   H ow e v e r ,   t h e   c o m m u n i c a t i o a t   t h e s e   b a nds   i s   h i g hl y   s e n s i t i v e   t o   e n v i r o nm e nt a l   c o n d i t i o n s   [ 6].   In  o r de t o   e v a l ua t e   a n d   e n s u r e   t h e   pe r f o r m a n c e ,   qua l i t y ,   a nd  e f f i c i e n c y   of   a   5G   n e t w o r k,   t h e r e   a r e   t hr e e   f un d a m e n t a l   c o n c e pt s   [2] ,   [4],   [ 7]:   1)   t h e   e nha n c e m o b i l e   b r o a db a n d   (e M B B i s   o n e   o f   s e r v i c e   c a t e go r i e s   i n   5G   c o m m u ni c a t i o s y s t e m   w h i c h   a l l o w s   fo r   do w n l i n k   p r o v i di n s e r v i c e s   of   up  t o   G b i t / s .   I t   i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   3 9 ,   N o .   3 ,   S e pt e m b e r   20 25 :   1 59 5 - 1 607   1596   a n t i c i pa t e t ha t   t h e   s pe c t r a l   e f f i c i e n c y   w i l l   r i s e   by   a   f a c t o r   of   t o   15  i n   c o m pa ri s o n   t o   4G .   2)  T h e   s e c o n s e r v i c e   c a t e go r y   i n   t h e   5G   c o m m u n i c a t i o n   s y s t e m   i s   t h e   u l t ra - r e l i a b l e   l o w   l a t e n c y   c o m m uni c a t i o (U RL L C)   w h i c a i m s   t o   a c h i e v e   z e r o   l a t e n c y   o r   v e r y   l ow   l a t e n c y   on  t h e   o rde o f   o n e   m i l l i s e c o n d.   U R L L e n a b l e   s e r v i c e s   fo r   c r i t i c a l   a ppl i c a t i o n s   s u c h   a s   r obo t i c   s ur g e r i e s ,   e - h e a l t h ,   s e l f - dr i v i n g,   ve h i c l e   t o   a n y t h i n (V 2X )   w h i c h   w a s   n o t   p os s i b l e   s o   f a r   i t h e   l e ga c y   t e c h n o l o g y .   3)  T h e   l a s t   f un da m e n t a l   c o n c e pt   i s   m a s s i v e   m a c h i n e   t o   m a c h i n e   c o m m un i c a t i o n   (m M T C)  w h i c h   s a t i s fy   t h e   m a s s i ve   c o n n e c t i v i t y   r e q ui r e m e n t s   fo r   t h e   I o T ,   t h e   c o n n e c t i v i t y   d e n s i t y   a i m   i s   a t   l e a s t   m i l l i o n   de v i c e s   pe r   s qua r e   ki l o m e t e r ,   w h i c h   i s   t e n   t i m e s   m o r e   t h a n   t ha t   of   4G .   M i l l i m e t e w a v e s   (m m W a v e s r e f e r   t o   ra di o   f r e que n c i e s   i t h e   r a nge   o f   30   G H z   t o   300   G H z .   I t h e   c o n t e xt   o f   5G ,   t h e   m m W a v e   f r e que n c y   b a n t y pi c a l l y   s pa n s   f r o m   24  G H z   t o   100  G H z .   T h e   s pe c i f i c   f r e que n c y   b a nds   us e fo r   5G   c a n   v a r y   by   r e gi o n   a n c o unt r y   due   t o   r e gul a t o r y   di ff e r e n c e s .   T h e   m o s t   pr o m i s i n g   o n e s   a r e   m i l l i m e t e w a v e s   (m m - w a v e s ),   s pe c i f i c a l l y   t h e   26   G H z   a n d   38   G H z   c o r e   f r e que n c i e s   [8] ,   [9] .   m m W a v e s   s uf f e r   f r o m   h uge   p r o pa g a t i o l o s s   c o m pa r e d   w i t o t h e c o m m u ni c a t i o s y s t e m   i us i ng   l o w e r   c a rri e f r e que n c i e s   a n d   a r e   m o r e   s us c e pt i b l e   t o   a t m o s ph e r i c   a b s o r pt i o n   a n d   o b s t a c l e s   l i ke   b ui l di ngs ,   t r e e s ,   a n e ve n   r a i n ,   w h i c h   c a l i m i t   t h e i r   ra n ge .   L a r ge   b a n dw i d t h   c a n   b e   o b t a i n e w i t m i l l i m e t e r   w a v e   n e t w o r ki n g   a n d   c o m m u n i c a t i o n s ,   h o w e v e r   b e c a us e   of   t h e   di f f e r e n c e s   i p r o pa g a t i o c ha r a c t e r i s t i c s   b e t w e e n   m m W a v e   a n s ub - 6G H z ,   i t   i s   b e t t e s ui t e f o r   t h e   s m a l l - c e l l   c o v e r a g e   a nd  s h o rt - di s t a n c e   h i g t ra n s m i s s i o n   [ 10] .   T h e   i n s uf f i c i e n t   c a p a c i t y   of   5G   w i r e l e s s   n e t w o r ks   t o   a c c o m m o da t e   t h e   l a rge   n u m b e r   o f   m o b i l e   us e r s   i s   o n e   o t h e i r   p ri m a r y   i s s ue s .   T o   o v e r c o m e   t h e s e   c ha l l e n ge s ,   5G   ne t w o r ks   o f t e n   us e   a   c o m b i na t i o n   o f   f r e que n c y   b a n ds ,   i n c l udi ng  b o t m m W a v e s   f o r   hi g h - c a pa c i t y ,   s h o r t - ra n ge   c o m m u ni c a t i o n   i de n s e l y   po pul a t e a r e a s   i . e . ,   s ub   b a n d   6   G H z ,   a n d   l o w e r - f r e que n c y   b a n ds   f o b e t t e c ov e r a ge   i s ub ur b a a n d   r u ra l   a r e a s .   B y   ut i l i z i n t h e   v a s t   a m o u nt   o f   b a ndw i d t i t he   m m W a v e   b a nd s ,   5 G   w o ul d   s i g ni f i c a nt l y   b o o s t   c o m m u ni c a t i o c a p a c i t y   [ 8] .   O n e   o f   t h e   ke y   t e c h n o l o gi e s   f o r   di s t i n gu i s h i n g   b e t w e e n   1G   a n d   6G   w i r e l e s s   s y s t e m s   i s   a   m u l t i pl e   a c c e s s   s c h e m e .   B y   m ul t i p l e xi n g   us e r s   a n d   s h a ri n g   r e s o ur c e s   i n   t e rm s   o f   t i m e ,   f r e que n c y ,   o r   c o de ,   m ul t i pl e   a c c e s s   i s   a c h i e v e d.   T hi s   s ugge s t s   t h a t   us e r s   u t i l i z e   t h e   s a m e   r e s o ur c e   i a o r g a n i z e w a y   t o   r e duc e   us e r   i n t e r f e r e n c e   [11] .   I t   c o ul b e   a   w a s t e   o f   r e s o ur c e s   t o   di s t ri b ut e   r e s o ur c e s   t o   us e r s   w i t h   d i f fe r e nt   ra t e   r e qui r e m e nt s   us i n g   t h e   u ni t   o f   a   s i n gl e   r e s o ur c e   b l oc k.   I n   s h o rt ,   i n   t h e   u pc o m i n 5G   n e t w o r k,   t h e   i n e f f i c i e n c y   of   o r t h o go n a l   m ul t i p l e   a c c e s s   (O M A m i g h t   o ut w e i gh   t h e   a d v a n t a ge s   o f   m m W a v e   c o m m u n i c a t i o n   [12] .   O M A   t e c hni que s   i n c l ude   f r e que n c y   di v i s i o n   m u l t i pl e   a c c e s s   (F D M A ),   t i m e   di v i s i o n   m ul t i p l e   a c c e s s   (T D M A ),   c o de   di v i s i o n   m ul t i p l e   a c c e s s   (CD M A ),   a n o r t h o go n a l   f r e que n c y   di v i s i o n   m u l t i pl e   a c c e s s   (O F D M A ).   T h e s e   t e c hn i que s   ha v e   be e n   ut i l i z e i n   1G ,   2G ,   3G ,   a nd  4G   n e t w o r ks   r e s pe c t i v e l y .   D ue   t o   t h e   l i m i t e a v a i l a b i l i t y   o f   r e s o ur c e s   (t i m e ,   f r e que n c y ,   a n d   c o d e ),   e xi s t i ng  O M A   a pp r o a c h e s ,   m a y   f a c e   m a j o r   c h a l l e n ge s   w h e de pl o y e be y o n 5G   (B 5G c e l l u l a c o m m uni c a t i o n   s y s t e m s   [13] .   A n o t h e i s s ue   i s   t ha t   t h e   o r t h o go n a l i t y   i s   us ua l l y   de s t r oy e by   t h e   c h a nn e l - i n d uc e i m p a i rm e nt s ,   e v e n   w h e n   o rt h o go n a l   t i m e - f r e que n c y - ,   o c o de - do m a i n   r e s o ur c e s   a r e   us e d   [7 ] .   O M A   s c h e m e s   ha v e   s i m pl e i m pl e m e nt a t i o p r o c e s s e s ,   b ut   t h e y   a r e   u n a b l e   t o   pr o v i de   t h e   hi g h   l e v e l s   of   c o nn e c t i v i t y   r e qui r e f o r   f ut u r e   n e t w o r ks   due   t o   t h e i r   l o w   s pe c t r a l   e f f i c i e n c y   a n d   r e s t r i c t e ra di o   r e s o ur c e s   [14] .   In  o r de t o   a c c o m m o da t e   a   l a r ge   num b e o f   us e r s   w i t d i ff e r e n t   n e e ds ,   n o n - o r t h o go na l   m u l t i pl e   ac c e s s   (N O M A i s   a a t t ra c t i v e   o pt i o f o f ut u r e   w i r e l e s s   n e t w o r ks   [15] .   I s y s t e m s   de s i g n e f o t h e   po s t - 5G   f ut ur e ,   N O M A   i s   a   c r uc i a l   a n s w e r   t o   t h e   d i f f i c ul t   i s s ue   of   s uppo r t i n a   l a r ge   n u m b e r   o f   Io T   de v i c e s   w i t h   a   l i m i t e a m o u n t   o f   r a d i o   r e s o ur c e   b l o c k s   (RR Bs )   [16] .   T h e   p ri m a r y   c h a r a c t e r i s t i c   t ha t   s e t s   N O M A   a pa rt   f r o m   t h e   f a m i l y   of   c o n v e n t i o na l   O M A   s c h e m e s   i s   i t s   a b i l i t y   t o   u s e   n o n - o r t h o go na l   o n   a   s ub c a rr i e r   b y   a l l o c a t i n g   c o d e s   o r   s e n di ng  da t a   s i m ul t a n e o us l y   o n   t h e   s a m e   f r e que n c y   a t   di f f e r e n t   po w e r   l e v e l s .   r e s o ur c e   a l l o c a t i o n   t o   ha n dl e   m o r e   m o b i l e   us e r s   t ha t h e r e   a r e   o r t h o go n a l   r e s o ur c e   s l o t s .   N O M A   c o n c e pt s   ha v e   a t t r a c t e d   a   l o t   o i n t e r e s t   f o 5G   c e l l ul a n e t w o r ks   [7 ],   [1 1],   [ 17] .   T h e   f un d a m e n t a l   i de a   b e h i n d   N O M A   i s   t o   f a c i l i t a t e   t h e   di s t r i b ut i o o f   n o n - o r t h o go na l   r e s o ur c e s   a m o ng   us e r s ,   e v e i f   i t   m e a n s   i n c r e a s i n g   r e c e i v e r   c o m pl e xi t y   i n   o r de t o   s e pa r a t e   n o n - o rt h o go n a l   s i g na l s   [7] .   N O M A   a pp ro a c h e s   h a v e   a   m a j o e ff e c t   o t h e   r e duc t i o o l a t e n c y   i s i m u l t a n e o us   t r a n s m i s s i o n .   T hi s   i n d i c a t e s   t ha t   ut i l i z i n g   t h e   e nt i r e   b a n dw i dt o f   t h e   r e s o ur c e   i m p r o v e s   i t s   s pe c t r a l   e f f i c i e n c y .   N O M A   h a s   a t t ra c t e t h e   m o s t   r e s e a r c h   f o c us   a m o n ra di o   a c c e s s   a pp r o a c h e s   pr o po s e fo r   5G   a n d   b e y o n d.   I c o m pa ri s o n   t o   t ra di t i o na l   O M A ,   N O M A   i s   a   p r o m i s i n g   s o l ut i o t o   i n c r e a s e   s pe c t r um   e f f i c i e n c y ,   l ow e r   l a t e n c y ,   pr o v i de   h i g de pe n da b i l i t y ,   a nd  pe rm i t   m a s s i v e   c o n n e c t i o n s   [11 ],   [14] .   N O M A   s y s t e m   h a s   t w o   e s s e n t i a l   c a t e go r i e s   na m e l y   c o de - d om a i n   a nd  po w e r - do m a i n.   Co de   do m a i N O M A   (CD - N O M A w a s   i n s pi r e by   t h e   k n o w n   CD M A   s y s t e m s   t ha t   s ha r e   t i m e - f r e que n c y   r e s o ur c e s   a m o n g   s e v e r a l   us e r s .   I CD - N O M A ,   M o b i l e   us e r s   a r e   m u l t i pl e xe by   us i n g   u ni que   n o n - o rt h o go n a l   s e que n c e s   t ha t   ha v e   l ow - de n s i t y ,   l ow   c r o s s - c o r r e l a t i o n ,   a n s p a r s e   c ha r a c t e r i s t i c s   f o r   e ve r y   m ob i l e   us e r   [7],   [11] .   P o w e r   do m a i N O M A   (P D - N O M A ga i n s   t h e   a t t e n t i o o f   t h e   r e s e a r c h e r s   i t h e   r e c e n t   y e a r s   a n d   e xpl o r e d   w i t m ul t i p l e   a nt e nn a   t e c hn i que s ,   co - o pe r a t i v e   c o m m uni c a t i o n ,   d e v i c e - to - de v i c e   (D 2D c o m m u ni c a t i o n ,   v e hi c l e - to - ve h i c l e   (V 2V )   c o m m u n i c a t i o n .   W hi l e   P D - N O M A   do e s   no t   h a v e   t h e   d ra w b a c ks   o f   c o de   do m a i N O M A ,   i t   do e s   r e qui r e   p r e c i s e   c h a nn e l   e s t i m a t i o a nd   a i nt e l l i ge n t   pow e r   a l l o c a t i o p l a i o r de t o   r e a c hi g h e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       P ai r i ng  m o bi l e   us e r s   us i ng  K - m e a ns   al gor i t hm   on   P D - NO M A - bas e d   …  ( L i t i m   A bd e l k hal i q )   1597   c a pa c i t y   [3] .   P D - N O M A   o pe r a t e s   o n   t h e   p ri n c i p l e s   of   s u c c e s s i ve   i n t e r f e r e n c e   c a n c e l l a t i o n   (S IC)  a t   t h e   r e c e i v e r   a n d   s upe r po s i t i o c o di ng  (S C)   o f   s i gna l s   a t   t h e   t ra n s m i t t e r   [1 8] .   P o w e r   a l l o c a t i o n   a n d   de c o di n g   o r de r   o pt i m i z a t i o a r e   c ri t i c a l   i P D - N O M A   e n a b l e de v i c e s   be c a us e   of   t h e   a dde d   c o - c h a nn e l   i nt e r f e r e n c e   [16] .   In   PD - N O M A   n e t w o r S a l l o w s   m a n y   m o b i l e   us e r ’s   s i gna l s   t o   b e   m ul t i pl e xe o v e r   t h e   s a m e   r e s o ur c e   b l o c ks   (RB a t   t h e   s a m e   t i m e ,   b ut   a t   d i f f e r e n t   t ra n s m i t t e s i de   po w e r   l e v e l s   [5] .   M a j o r   i s s ue s   i n   i m p l e m e nt a t i o n   o f   P D - N O M A   t ha t   p r e v e n t   i t   f r o m   b e i ng  d e pl oy e s o   f a r   a r e   h e a vy   c a l c ul a t i o n s   f o r   po w e r   a l l o c a t i o n   c o e ff i c i e n t s   a t   t h e   t r a n s m i t t e r   a nd  t h e   r e c e i v e r   n e e ds   a   h uge   a m o unt   o f   c o m put a t i o n   t o   r u S IC  t o   r e c o gn i z e   t h e   i nt e n de s i g na l .   W h e n   l o w   l a t e n c y   a n d   l a rge   d a t a   f l ow   a r e   n e e de d,   t h e   c o m put i ng  pe r f o r m a n c e   of   S IC  b e c o m e s   e ve n   m o r e   i m po rt a nt   [ 14] ,   [19 ],   [20] .   I t h e   c a s e   of   m ul t i - c e l l   P D - N O M A   n e t w o r i n t e r - c e l l   i n t e r f e r e n c e   (I CI)   b e c o m e s   a   s i g ni f i c a n t   p r o b l e m   s i n c e   i t   c a n   n e ga t i v e l y   a ff e c t   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   m ob i l e   us e r s   [5] .   A n o t h e r   p r o b l e m   w i t P D - N O M A   i m pl e m e n t a t i o i s   t ha t ,   i t h e   a b s e n c e   o f   pr e v e n t i v e   m e a s u r e s ,   t h e   S IC - i nduc e e rr o p r o pa g a t i o n   m a y   s i gni f i c a n t l y   i m p a c t   t h e   e rr o r   p r o b a b i l i t y   w h e t h e   num b e r   o f   m o b i l e   us e r s   i s   s uf f i c i e n t l y   hi g h.   N e v e r t h e l e s s ,   t h e   e rr o r   p r o b a b i l i t y   c a b e   de c r e a s e by   ut i l i z i n g   s t r o n g   c ha nn e l   c o di n g   a l go r i t hm s ,   s o phi s t i c a t e us e p a i ri n g   t e c hn i q ue s   a nd   po w e r   a l l o c a t i o s t r a t e gi e s   [ 7] .   A s   a   r e s ul t ,   t h e   ob j e c t i ve   of   P D - N O M A   s h o ul b e   t o   e i t h e r   i n c r e a s e   t h e   num b e r   o f   us e r s   o r   a l l o c a t e   pow e r   e qua l l y   w h i l e   m a i n t a i ni n a   m i ni m um   c o n s um p t i o o f   pow e r .   T o   m a i nt a i n   us e r   f a i rn e s s ,   P D - N O M A   i n c r e a s e s   t h e   po w e r   o m o b i l e   us e r s   w i t h   l o w e r   c ha nn e l   g a i n s   [1 1] .   M ul t i pl e   m o bi l e   us e r s   c a n   b e   i de nt i f i e f r o m   o n e   a n o t h e r   by   t a k i n g   us e   o f   S IC   t e c hni que   a t   r e c e i ve r s   [1 2] ,   t h e   i de a   o f   S IC  i s   i l l us t ra t e d   i F i gu r e   1,   w h e r e   t h e   m i c r o - B S   s e n ds   o v e r l a pp i n g   s i g na l s   t o   t w o   m o b i l e   us e r s ,   w i t m o b i l e   u s e r   02   g a i ni n g   a   h i g h e c ha nn e l   ga i t ha m o b i l e   us e r   0 1.   M o b i l e   us e 02   e xt ra c t   f i r s t   t h e   s i g na l   o f   m o b i l e   us e r   01   t h e n   i t   us e s   d i r e c t   de c o di n g   t o   r e c o ve r   hi s   si g n a l .           F i gu r e   1 .   S IC   c o n c e pt s       T h e   po t e nt i a l   o f   P D - N O M A   i m m W a v e   s y s t e m s   c a n   b e   e ff i c i e n t l y   e xpl o i t e t hr o ug h   us e c l us t e r i ng  a n d   po w e r   a l l o c a t i o n   [ 21] .   T h e   c o m b i n a t i o n   o f   m m W a v e   a n P D - N O M A   o f fe r s   s e v e r a l   b e n e f i t s :     i h i g h l y   di r e c t e t ra n s m i s s i o n s   due   t o   s t r o n gl y   c o rr e l a t e us e r   c h a nn e l s   a n i i e nha n c e c o nn e c t i v i t y   a n l a r ge c a pa c i t y .   U s e r   c o upl i n g   (o p a i ri n g)   i s   ke y   t o   a c h i e v i n g   ra d i o   c a pa c i t y   ga i i P D - N O M A .   A r t i f i c i a l   i n t e l l i ge n c e   (A I)  t o o l s   a r e   i n c r e a s i ngl y   us e f o r   us e p a i r i ng,   w i t h   t h e   f o c us   o n   i de n t i fy i n g   a   l o w - c o m pl e xi t y   m e t h o f o r   pa i r i ng  m o b i l e   us e r s .   O n e   u n s upe r v i s e l e a rn i ng  t o o l   t h a t   c a n   a s s i s t   i e xt ra c t i n da t a   po i n t s   a n a ut o m a t i c a l l y   de t e r m i n i ng  t h e i r   r e l a t i o n s hi o r   s i m i l a ri t y   i s   t h e   K - m e a n s   a l go ri t hm   [22] .   K - m e a n s   i m p r o v e s   p ow e r   a l l o c a t i o n   a nd  r e duc e s   us e r   i n t e r f e r e n c e   by   gr o upi ng  us e r s   b a s e o n   c h a nn e l   c o n d i t i o n s ,   po w e r   l e v e l s ,   o r   o t h e r e l e v a nt   f a c t o r s .   T h i s   c l us t e r i n g   b oo s t s   t h e   pe r f o r m a n c e   a nd  c a p a c i t y   of   t h e   P D - N O M A   s y s t e m   b y   e ff i c i e n t l y   gr o upi n g   us e r s   w i t s i m i l a c h a ra c t e ri s t i c s .   R e c e n t   s t ud i e s   pri m a r i l y   f oc us   o n   o pt i m i z i n t h e   s um   r a t e   u s i ng  c ha nn e l   s t a t e   i n f o r m a t i o n   (CS I)  f o r   us e c l us t e r i n g   a n d   po w e r   a l l o c a t i o n .   H ow e v e r ,   f a c t o r s   l i ke   us e c o n s um p t i o ra t e ,   i nt e r - us e d i s t a n c e ,   a n qua l i t y   of   s e r v i c e   (Q o S c a n   a l s o   s i gni f i c a n t l y   i m pa c t   us e r   pa i ri n a n g r o upi ng.   T hi s   w o r c o n t ri b ut e s   t h e   fo l l ow i n g:   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   3 9 ,   N o .   3 ,   S e pt e m b e r   20 25 :   1 59 5 - 1 607   1598   i)   W e   de v e l o pe a   m e t h o us i n m o b i l e   us e r   i n f o r m a t i o (S N R ,   di s t a n c e   t o   B S ,   da t a   r a t e ,   a n c h a nn e l   ga i n )   a n t h e   K - m e a n s   a l go r i t h m   f o r   us e r   p a i ri n g .   ii)   T o   m e e t   5G ' s   l o w - l a t e n c y   go a l s ,   w e   de s i gn e d   a   s i m pl i f i e p a i r i n g   a l go ri t hm   t o   m i n i m i z e   p r o c e s s i n t i m e .   iii)   O ur  s y s t e m   i s   m o de l e u n de r   r e a l - w o r l c o n d i t i o n s ,   c o n s i de ri n ra i a t t e n u a t i o a nd  o xy g e n   a b s o r pt i o n.   i v )   W e   a i m   t o   m a x i m i z e   t h e   s u m   ra t e   a n d   e n e r gy   e ff i c i e n c y   (E E f o r   a l l   m o b i l e   us e r s .   v)   F i na l l y ,   w e   a t t e m pt   t o   r e duc e   t h e   b i t   e rr o r   ra t e   (B E R f o r   a l l   m o b i l e   us e r s .   T h i s   i s   h o w   t h e   r e s t   o f   t h e   pa pe i s   s t ruc t u r e d,   s e c t i o 2   p r e s e n t   t h e   p r e v i o us   w o r ks ,   s e c t i o 3   de s c ri b e s   o ur   pr o po s e m e t h o d,   r e s ul t s   a nd   di s c us s i o a r e   p r e s e nt e d   i s ect i o n   4 .   A n d ,   l a s t l y ,   t hi s   pa pe i s   c o n c l ude d   i s e c t i o n   5.       2.   S TA TE  O F   A R T   T h i s   s e c t i o s um m a r i z e s   p r e v i o us   e ffo r t s .   R e l e v a n t   w o r ks   f o c us   o n   us e pa i r i ng   m e t h o ds ,   s uc a s   t h e   f uz z y   C - m e a n s   (F CM )   c l us t e ri n g   us e i [23]   w h e r e   us e r s   a r e   pa i r e d   b a s e o c ha nn e l   c o rr e l a t i o n,   ga i di f fe r e n c e s ,   a n f uz z y   m e m b e r s h i v a l ue s .   T h e   ke y   di s t i n c t i o n   b e t w e e n   o ur  a l go r i t hm   a n d   t ha t   i n   [23]   i s :   ( i o ur   a l go r i t hm   a s s i g n s   e a c us e t o   a   s i n g l e   c l us t e r,   u nl i ke   F CM ,   w hi c h   a l l o w s   us e r s   t o   b e l o n t o   m u l t i pl e   c l us t e r s .   ( ii O u a l g o ri t hm   i s   l e s s   c o m pl e t ha n   F CM .   I n s t e a o f   r e l y i n o n   c h a nn e l   c o n di t i o n s ,   i t   us e s   Q o S   m e t r i c s ,   e n a b l i ng:   ( a )   S IC   de c o di n g   o r de a n d   po w e r   a l l o c a t i o de s i g n   a n d   (b us e s c h e dul i ng   t o   m e e t   Q o S   de m a n ds   [18] .   By   c o n s i de ri n t h e   di s t ri b ut i o n   o f   m ob i l e   us e r s   i n   a   B S ,   Al - A b i a e t   al .   [16]   t o o a dv a nt a ge   o f   t h e   us e r ' s   m m W a v e   c ha nn e l   r e s po n s e ’s   c o r r e l a t i o n   f e a t u r e   t o   c l us t e r   t h e   m o b i l e   us e r s   by   us i n K - m e a n s   a l go ri t hm .   P a r i ha e t   a l .   [24 ]   r e v i e w   r e c e n t   a dv a n c e s ,   re s e a r c f i ndi n gs ,   a n d   m a c h i n e   l e a rni n g   ( ML )   a ppl i c a t i o n s   i n   N O M A   s y s t e m s   w hi l e   a dd re s s i ng   f u t u r e   r e s e a r c c ha l l e nge s   f o r   N O M A   i B e y o nd   5G   (B 5G a nd   b e y o n d .   J i a ng   e t   al .   [21] ,   s t udy   us e r   pa i r i n g   a n d   po w e r   a l l o c a t i o n   f o r   m u l t i pl e   c e l l ul a r   us e r s   (CU s i n   a   dow n l i nk  N O M A   s y s t e m .   T h e y   f i r s t   de r i v e   c l o s ed - fo r m   s o l ut i o n s   f o r   o pt i m a l   po w e r   a l l o c a t i o o e a c h   s ub c h a nn e l ,   t h e us e   t h e   d e e Q - n e t w o r k   (D Q N a l go r i t hm   t o   de t e r m i n e   t h e   o pt i m a l   us e pa i r i ng   s c h e m e .   I o r de t o   m a xi m i z e   us e r   s u m   ra t e s   a nd  i m p r o v e   s pe c t r um   e f fi c i e n c y ,   A l i   e t   al .   [2 5]   s ug ge s t e a   d o ub l e   d e e p   Q - n e t w o r (D D Q N )   t o   o pt i m i z e   po w e r   a l l o c a t i o n   a n d   us e p a i r i ng  s i m u l t a n e o us l y .   M o un c hi l i   a n d   H a m o uda   [17 ] ,   e xa m i n e d   t h e   o pt i m a l   c oupl i ng  di s t a n c e   b e t w e e n   p a i r e d   us e r s   (N e a r/ F a r t o   e na b l e   a   l a r ge   n u m b e r   o f   us e r s   t o   pa r t i c i pa t e   i P D - N O M A   w i t t w o   us e r s ,   a d d r e s s i ng  t h e   de m a n ds   o f   m a s s i v e   c o nn e c t i v i t y .   W a n g   e t   al .   [2 6] ,   us e de e de t e rm i ni s t i c   po l i c y   gra di e n t   (D D P G t o   o pt i m i z e   us e r   pa i r i n g   u n de r   s o f t   a n ha r c ha nn e l   c a p a c i t y .   Co m b i n i ng  a c t o r - c ri t i c   (A C)  a r c hi t e c t u r e   w i t h   t h e   D Q N   m e t h o d,   D D P G   s uppo r t s   po l i c y   l e a rni n g   i hi g h - d i m e n s i o na l   o c o n t i n uo us   a c t i o s pa c e s .   T h e i go a l   w a s   t o   m a x i m i z e   a v e r a ge   s pe c t r a l   e f f i c i e n c y   us i n g   c o n v o l ut i o na l   n e u r a l   n e t w o r ( CN N ) - b a s e a n d   m ul t i - a ge nt   de e r e i n f o r c e m e n t   l e a rni n g   ( D R L )   a pp r o a c h e s   w i t D D P G .   P e t   a l .   [ 27 ]   s ugge s t e a   D Q N - b a s e i n t e l l i ge n t   do w n l i nk   s e c ur e   t r a n s m i s s i o f o r   po w e r   l i n e   c o m m u n i c a t i o P D - N O M A   s y s t e m   us e p a i ri n g.   By   a dd r e s s i n po l i c y   m o di f i c a t i o n s   f o r   us e v a r i a t i o n s ,   t h e   o b j e c t i v e   i s   t o   o pt i m i z e   t h e   s um   r a t e   o f   n e a r by   us e r s   w h i l e   s a t i s fy i n g   t h e   t a rge t e da t a   ra t e   r e qui r e m e nt s   o f   e ve r y   us e r .     Chi nna du ra i   e t   al .   [28] ,   a na l y z e a   M IM O - N O M A   do w n l i nk  s y s t e m   t o   m a xi m i z e   E E   us i ng  a   j o i nt   us e r   p a i ri n g   a nd  dy n a m i c   po w e r   a l l o c a t i o (J U P D P A a r c hi t e c t u r e .   T h e   p r o po s e pa i r i n g   s c h e m e   a i m s   t o   m i ni m i z e   i n t e r - us e r   i n t e r f e r e n c e .   L i n   e t   al .   [29] ,   us e t h e   a n g l e   o f   de pa rt u r e   (A o D o f   e a c h   m o b i l e   us e r   a s   i n put   fo r   t hr e e   m e t h o ds :   K - m e a n s ,   a ggl o m e r a t i ve   h i e r a r c h i c a l   c l u s t e r i n ( A H C ) ,   a n de n s i t y - b a s e s pa t i a l   c l u s t e r i n of   a ppl i c a t i o n s   w i t h   n o i s e   ( D BS C A N ) ,   i n s t e a d   o u s i n pa t h   l os s .   W i t h o ut   pr i o r   kn ow l e dg e   of   t h e   n um b e r   of   c l u s t e r s ,   t h e i r   go a l   w a s   t o   gr oup  s e c o n da r y   us e r s   w i t h o ut   i m pa c t i n pr i m a r y   us e r s '   pe r fo r m a n c e .       3.   M ET H O D     In  t hi s   s e c t i o n,   f i r s t ,   w e   de f i n e   t h e   s y s t e m   m o de l ,   c o v e r i n u s e r   di s t r i b ut i o n ,   c ha nn e l   c ha ra c t e ri s t i c s ,   a n ke y   m e t ri c s .   T h e n ,   w e   fo r m ul a t e   t h e   us e r   p a i ri n g   p r o b l e m   w i t o pt i m i z a t i o c ri t e r i a .   F i na l l y ,   w e   pr o po s e   a   K - m e a n s - b a s e a pp r o a c h   f o r   e f f i c i e n t   c l us t e ri n g   a n d   c o m pa r e   o u m e t h o w i t Co n v e nt i o n a l   m e t h o ds .     3. 1 .     S ys te m   m o d e l   W e   e xa m i n e   a   do w n l i nk  s y s t e m   w i t h   a   M i c r o   B S   s e r v i ng   J   s i n g l e   a nt e nna   m o b i l e   us e r s ,   w h e r e   m o b i l e   us e r s   a r e   di s pe r s e a t   r a ndo m   a nd  t h e   m i c r o - B S   i s   s i t u a t e i t h e   m i d dl e   o f   t h e   c e l l .   T h e   M i c r o   B S   s e n ds   t h e   d a t a   t o   a l l   m o b i l e   us e r s   s i m ul t a n e o us l y   a n d   ha s   l i m i t e po w e r .   T h e   R a y l e i gh  f a di n g   m o de l   m a y   y i e l m o r e   a c c u r a t e   r e s ul t s   s i n c e   w e   s t udy   m m - w a v e s   i 5G   c o m m u ni c a t i o s y s t e m s .   S i n c e   t h e r e   a r e   J   us e r s   ov e r a l l ,   t h e   w i r e l e s s   c o m m u ni c a t i o s y s t e m   t h a t   c o n t a i n s   J   R a y l e i gh  f a di n g   c h a nn e l s ,   t h e   R a y l e i gh   f a d i n g   c h a nn e l   c o e ff i c i e n t s   a r e   do na t e b y       w i t h   1≤ n ≤j .   w e   c o n s i de t ha t   t h e   CS I   i s   w e l l   k n o w n   f o r   a l l   M i c r o   B S   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       P ai r i ng  m o bi l e   us e r s   us i ng  K - m e a ns   al gor i t hm   on   P D - NO M A - bas e d   …  ( L i t i m   A bd e l k hal i q )   1599   a n m o b i l e   us e r s .   I r e a l - w o r l s i t ua t i o n s ,   t h e   pi l o t s   a r e   pe ri o di c a l l y   b r o a dc a s t   by   t h e   M o b i l e   us e r s   a n d   t h e   M i c r o   B S   us e   t hi s   i n f o r m a t i o t o   e s t i m a t e   t h e   CS I   v a l ue s   [ 16].   T h e   t r a n s m i t t e d   s i g na l   o f   M i c r o   c e l l   B S   c a b e   e xpr e s s e by :      =     (   1 +     2 )   (1)     w h e r e :   1   a n d   2   a r e   t h e   t ra n s m i t t e s i g na l s   t o   us e r s  ,   i s   t h e   t ra n s m i t t e po w e r   f r o m   M i c r o   c e l l   B S α  a n β   a r e   t h e   c o e ff i c i e n t s   o f   t ra n s m i t t e po w e r   w i t h   α  >   β   a n d   α  +   β   =   1 .   T h e   s i g na l s   r e c e i v e a t   m o b i l e   us e r   1   a nd  m o b i l e   us e r   2   c a b e   w r i t t e n   a s   f o l l o w s :     {   1 =   1   (   1 +     2 ) +   1                                                                                                             2 =   2   (   1 +     2 ) +   2                                                                                                               (2)     w h e r e   m o b i l e   us e r s   a n 2' s   r e s pe c t i v e   a ddi t i v e   w h i t e   G a us s i a n   n o i s e   (A W G N v a l ue s   a r e   r e p r e s e n t e by   t h e   1   a n d   2   v a ri a b l e s   v e c t o r s   o f   z e r o   m e a a nd  v a ri a n c e   2   .   T o   m a x i m i z e   t h e   t o t a l   ra t e   i a   t r a d i t i o na l   N O M A   w i t h   a   s i n g l e - a nt e nna   b a s e   s t a t i o n   a n us e r s ,   t h e   i n f o r m a t i o o f   t h e   us e w i t h   t h e   l o w e r   c ha nn e l   ga i n   i s   t y p i c a l l y   de c o de f i r s t   [ 12].   T o   m i ni m i z e   t h e   S IC   c o m pl e xi t y   a t   t h e   r e c e i v e r ,   w e   e xa m i n e   a   N O M A   s y s t e m   t ha t   o nl y   gr o up s   t w o   m ob i l e   us e r s   t o ge t h e r.   W e   a r e   a b l e   t o   r e t r i e v e   M ob i l e   U s e r   1 ' s   de s i r e s i g n a l   t hr o ug h   d i r e c t   de c o di n g ,   a n d   i t   c a b e   s t a t e a s   (3) .     1 =       1   (3)     T h e   s i g na l - to - i n t e r f e r e n c e - pl us - n o i s e   r a t i o   (S IN R o f   t h e   m o b i l e   us e r   1   c a b e   w r i t t e a s   (4) .     1 =       | 1 | 2     (4)     U s i n S IC   c o n c e pt ,   t h e   r e c o ve r e a n d   de s i r e s i g n a l   o f   m o b i l e   us e 2   c a b e   e xpr e s s e a s   f o l l ow   (5).     2 =       2     (5)     T h e   m o b i l e   us e 2 ' s   S IN R   c a n   b e   e xp r e s s e a s   (6) .     2 =       | 2 | 2     | 1 | 2 +     (6)     T h e   a c h i e v a b l e   ra t e   o f   m o b i l e   us e r   a n d   m o b i l e   us e c a b e   s t a t e d   a s   (7).     {   1 =       2 (   1   +   1 )                                                                                                                               2 =       2 (   1   +   2 )                                                                                                                                 (7)     W h e r e :     i s   t h e   t o t a l   b a n dw i dt o f   t h e   s y s t e m .   If   w e   us e     s ub c a rr i e r s   i n   P D - N O M A ,   t h e t h e   s um   ra t e   o f   a l l   m o b i l e   us e r s   c a b e   w r i t t e a s   (8) .        , 2 = 1 = 1   (8)     T h e   t o t a l   po w e r   c o n s um e b y   a   m i c r o   c e l l   B S   i s   gi v e a s   (9) .     =   +     (9)     W h e r e :     i s   t h e   c i r c ui t   po w e r   c o n s um pt i o n   o f   M i c r o   B S   i n c l u di n t h e   po w e r   c o n s um e by   s i gn a l   p r o c e s s i n g   a n t h e   i dl e   po w e r .   Co n s e que n t l y ,   a s   s t a t e i t h e   (1 0) ,   E E   i s   de f i n e a s   t h e   ra t i o   of   t h e   s um   r a t e   o f   a l l   m o b i l e   us e r s   t t o t a l   po w e r   c o n s um pt i o n   [ 28]:     η   =       (10)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   3 9 ,   N o .   3 ,   S e pt e m b e r   20 25 :   1 59 5 - 1 607   1600   A i ndi c a t o r   o f   h o w   w e l l   t h e   s pe c t r um   i s   us e i s   s pe c t r a l   e ff i c i e n c y .   A   c r uc i a l   pe r f o r m a n c e   i n d i c a t o r   i n   w i r e l e s s   c o m m u n i c a t i o s y s t e m   de s i g n ,   i t   s h o w s   t h e   m a x i m u m   a m o unt   o f   da t a   t ha t   c a b e   s e nt   o v e r   a   s pe c i f i c   b a n dw i dt h.   T h e   s pe c t ra l   e f f i c i e n c y   of   t h e   s y s t e m   c a n   b e   s t a t e a s   (11) .           (11)     T h us ,   f r o m   (10) ,   t h e   s pe c t ra l   e f f i c i e n c y   c a n   b e   e xpr e s s e a s   ( 12).     =           (12)     In  t h e   p r e s e n c e   o f   i n t e r f e r e n c e   a n f a d i n g ,   t h e   B E R   c a n   b e   a f fe c t e s i gn i f i c a n t l y .   T h e   B E R   o f   m ob i l e   us e r   i   unde S IC  c a n   b e   e xpr e s s e a s   (13) .     {   1   =    ( 1 ) ( 1    ( 2 ) )                                                                                                                       2   =    ( 2 ) ( 1    ( 1 ) )                                                                                                                       (13)     W h e r e    ( )   is   t h e   p r o b a b i l i t y   of   e r r o r   gi v e n   a t   t h e   e ff e c t i v e   S IN R   fo r   m o b i l e   us e r   i.     3. 2 .     P r o b l e m   fo r mu l ati o n   K e y   c h a l l e nge s   i n   P D - N O M A   s y s t e m s   i n c l ude   e f f i c i e n t l y   gr o upi ng  us e r s   i n t o   t i m e   s l o t s   w h i l e   m a i n t a i ni n g   s i g na l   qu a l i t y ,   m a xi m i z i ng  t h e   s u m   r a t e ,   a n d   r e d uc i n g   s y s t e m   c o m pl e xi t y   fo r   s i g na l   t ra n s m i s s i o a n de c o di n [ 30] .   I t hi s   pa pe r,   t h e   m a i c h a l l e n ge   i s   t o   m a x i m i z e   t h e   t o t a l   r a t e   o f   t h e   m o b i l e   us e r s   w i t kn o w n   c h a nn e l s   w h i l e   o pt i m i z i n E E   t o   r e duc e   c o s t s .   A ddi t i o n a l l y ,   w e   a i m   t o   m i ni m i z e   B E R   f o r   a l l   m o b i l e   us e r s .   T h e   p r o b l e m   f o r m ul a t i o n   c a b e   s t a t e a s   f o l l ow :       {             , 1 , 2                                                                                                                                                             ,                                                                                                                                                                   = 1                                                                                                                                         (14)     A s s um i n g   t ha t :     { 1     1 .                                                                                                                                                                 2     2 .                                                                                                                                                                       2 = 1                                                                                                                                                   (15)     w h e r e th e   m i n i m a l   ra t e   t o   m o b i l e   us e r s   1   a nd   2   i s   i n di c a t e by   1     1   a n d   2     2 ,   w h i c e n s u r e   Q o S   f o r   a l l   m o b i l e   us e r s .   Co n s t ra i nt       2 = 1     gu a r a nt e e i ng  t h a t   t h e   t o t a l   po w e r   a s s i g n e f o r   t h e   p a i r e m o b i l e   us e r s   do e s   n o t   e xc e e t h e   T o t a l   t ra n s m i t t e po w e r   f r o m   M i c ro   B S .     3. 3 .     P r o p o s e d   k - m e an s   al go r i th m     In   t hi s   s e c t i o n,   w e   w i l l   de s c ri b e   i n   f ul l   o ur  s ugge s t e K - m e a n s   m e t h o f o r   p a i ri n g   m o b i l e   us e r s .     3. 3 . 1 D ata   s e t   g e n e r ati o n     In  t hi s   s t udy ,   a   d a t a s e t   w a s   ge n e r a t e by   s i m ul a t i n g   a   P D - N O M A   s y s t e m   w i t h   10   m o b i l e   us e r s ,   w h e r e   e a c h   us e r   i s   c ha r a c t e r i z e by   i t s   di s t a n c e   f r o m   t h e   m i c r o - B S ,   da t a   ra t e   c o n s um p t i o n ,   S N R ,   a n c h a nn e l   ga i n.   T a b l e   1   p r e s e nt s   t h e   r a nge s   o f   ge n e r a t e d a t a   s e t .       T a b l e   1 .   D a t a s e t   pa ra m e t e r s   a n d   t h e i r   ra n ge s   P a ra m e t e r s   Ra n g e   D i s t a n c e   ( m )   [1 0 0 ,   1 0 0 0 ]   D a t a   ra t e   c o n s u m p t i o n   ( M b p s )   [0 . 1 ,   2 0 ]   S N ( d B)   [0 ,   3 0 ]   Ch a n n e l   g a i n   [1 . 1 * 10 12 ,   8 * 10 10 ]     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       P ai r i ng  m o bi l e   us e r s   us i ng  K - m e a ns   al gor i t hm   on   P D - NO M A - bas e d   …  ( L i t i m   A bd e l k hal i q )   1601   3. 3 . 2 D ata   p r e p r o c e s s i n g     A f t e r   ge n e r a t i n g   t h e   da t a s e t ,   a   s t a nda r d i z a t i o n   m e t h o w a s   a pp l i e t o   n o rm a l i z e   t h e   f e a t ur e s ,   e n s u r i ng  t h a t   pa ra m e t e r s .   T h i s   p r e p r o c e s s i n g   s t e i m p r o v e s   t h e   pe r f o r m a n c e   a n d   s t a b i l i t y   of   t h e   K - m e a n s   c l us t e r i ng  a l go r i t h m   by   e l i m i na t i n g   s c a l e   d i f fe r e n c e s   b e t w e e f e a t u r e s .     3. 3 . 3 K - m e an s   c l u s te r i n al go r i th m     A l go r i t h m   1   e xpl a i n s   o ur  s ugge s t e d   t e c hni que   f o r   pa i r   m o b i l e   us e r s .   A s   m e n t i o n e d   o A l go r i t hm   1 ,   Ӎ   r e p r e s e n t s   t h e   c o l l e c t i o n   o f     m u l t i di m e n s i o n a l   da t a   po i nt s   (e . g . ,   D i s t a n c e ,   S N R   …)   t ha t   n e e d   t o   b e   c l us t e r e i n t o   a   s e t   o f   K   c l us t e r s   w h e r e   e a c h   c l us t e h a v e   t h e   i n i t i a l   c e n t r o i ds   {   µ 1 µ 2 ,   …, µ } .   K - m e a n s   s e e ks   t o   m i n i m i z e   t h e   s u m   o f   s qua r e di s t a n c e s   b e t w e e n   e a c h   po i nt   a n d   i t s   de s i g n a t e c e n t r o i d ,   w h i c h   i s   k n o w n   a s   t h e   t o t a l   i nt r a - c l us t e v a ri a n c e   o r   t h e   o b j e c t i ve   f un c t i o ζ   ( , ).   I n   c e rt a i r e f e r e n c e s ,   t h e   o b j e c t i v e   f un c t i o (i . e . ,   t h e   c o s t   f un c t i o n)  i s   r e f e rr e a s   t h e   t o t a l   w i t h i n - c l us t e s um   o f   s qua r e s   (W CS S ) .     A l go r i t h m   1 .   M o b i l e   us e r s   pa i r i ng  b a s e o K - m e a n s   a l go ri t hm   T h e   M i c r o   B S   s e l e c t   K   =   2   ( a s   e a c h   m o b i l e   u s e r   i n   c l u s t e r   1   s h o u l d   b e   p a i r e d   w i t h   a   m o b i l e   user in cluster  2 ).   1)   W e   w i l l   c a l c u l a t e   t h e   m i n i m u m   E u c l i d e a n   d i s t a n c e   b e t w e e n   e a c h   c e n t r o i d   a n d   d a t a   p o i n t s   t h e n   a d d   d a t a   p o i n t   t o   t h e   c l u s t e r   t h a t   i s   c l o s e s t   t o   i t .   M a t h e m a t i c a l l y ,   t h i s   c a n   b e   expressed as:     ç = a r g   m i n | |   µ   | | 2   ( 16 )     2)   Repeat the previous Step until every data point gets a label to cluster.   3)   O n c e   a l l   t h e   d a t a   p o i n t s   h a v e   b e e n   a s s i g n e d   t o   clusters,  update  the  centroids  to  reflect the mean of all the points in the associated cluster, this can be expressed as:     µ =   1   = 1   ( 17 )     Where:    i s   t h e   n u m b e r   o f   d a t a   p o i n t s   i n   c l u s t e r   a n d   I   i s   t h e   t o t a l   n u m b e r   o f   d a t a   p o i n t s   assigned to eac h cluster.     4)   W e   r e p e a t   s t e p s   2   t h r o u g h   4   t o   u p d a t e   t h e   c l u s t e r   m e m b e r s ,   u n t i l   m i n i m i z i n g   t h e   objective function    Where: the objective function can be stated as:        ( , µ )   =   | µ   | 2 = 1 2 = 1         ( 18 )     5)   Steps 2 through 5 are repeated until the mobile   users are divided into two groups.   6)   We will ensure that every cluster will have an equal number of mobile users.   7)   each mobile user from cluster  1   will be paired with mobile user from cluster  2     8)   If    changed (newly mobile users arrived) repeat step 2 through step 8.     F o l l ow i n d a t a   p r e pr o c e s s i n g ,   w e   m us t   pl o t   t h e   c o s t   f un c t i o n   a nd  e xt ra c t   t h e   o pt i m u m   v a l ue   o f   K   us i n t h e   e l b ow   a pp r o a c h.   By   t a ki ng  t h i s   s t e p,   w e   c a n   m a k e   s ur e   t h a t   o u r   s e l e c t i o (K   =   2 i s   a l m o s t   i de a l .   A f t e r   t hi s   s t e p ,   w e   c a us e   o ur  a l go ri t hm   t o   s e pa r a t e   o ur  m o bi l e   us e r s   i nt o   t w o   gr o ups .   A s   m e n t i o n e o A l go r i t hm   1 ,   w e   m us t   c o n f i rm   t h a t   t h e r e   a r e   a e qua l   num b e o f   m ob i l e   us e r s   i n   e a c c l us t e a f t e g r o upi n g   t h e   m o b i l e   us e r s .   T h e n,   e a c h   m o b i l e   us e ( )   f r o m   c l us t e 1   w i l l   b e   pa i r e d   w i t m o b i l e   us e ( )   f r o m   c l us t e 2 .   W e   c a r e p r e s e nt   m o b i l e   us e pa i r s   i a   p a i ri n g   m a t r i x   P ,   w h e r e   e a c r o w   r e p r e s e n t s   a   m o b i l e   us e p a i r:     =   [         , 1 , 1 , 2 , 2 , 2 , 2 ]           ( 19 )     F i gu r e   2   i l l us t r a t e s   o ur  a pp r o a c h ,   p r o c e s s i n g   ke y   m ob i l e   u s e r   d a t a   (e . g . ,   d a t a   r a t e ,   S N R t o   o pt i m i z e   us e r   pa i ri n g .     3. 3 . 4.   C o m p ar i s o n   w i th   c o n v e n ti o n al   m e th o d s   T o   t h e   b e s t   o f   o ur   k n o w l e dge ,   e xi s t i ng   s t ud i e s   p a i m o b i l e   us e r s   b a s e o n   a   s i n g l e   p a ra m e t e r :   c h a nn e l   c o rr e l a t i o [16] ,   [23 ],   [26] ,   di s t a n c e   t o   B S   [17],   [ 27],   [ 28],   o r   A o D   [29] O u r   p r o po s e m e t h o ut i l i z e s   a l l   a v a i l a b l e   m o b i l e   us e da t a   w i t h   a   s i m p l e   pa i r i ng  a l go r i t hm .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   3 9 ,   N o .   3 ,   S e pt e m b e r   20 25 :   1 59 5 - 1 607   1602       F i gu r e   2 .   P r o po s e K - m e a n s   f o r   p a i ri n m o b i l e   us e r s       4.   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N   In  t hi s   s e c t i o n,   w e   e v a l ua t e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   o ur   s y s t e m   a n d   p r o v i de   c o m pa r a t i v e   a n a l y s i s   a nd  n u m e r i c a l   e v i de n c e   f o r   t h e   t h e o r e t i c a l   f i n di ngs .     4. 1 .     S i m u l ati o n   p ar am e te r s   T h e   pa ra m e t e r s   o f   o ur   s i m u l a t i o a r e   p r e s e nt e i n   t h i s   s ub s e c t i o n .   W e   e m pl o y   M A T L A B   R 2021a .   W e   ge n e ra t e   a   ra n do m   di s t a n c e   o f   [100;   1000]   m e t e r s   b e t w e e n   t h e   m o b i l e   us e r s   a n d   t h e   M i c r o   B S .   W e   e m pl oy e a   l o w   m m   W a v e   c a rr i e f r e que n c y     (w h e r e     =   28   G H z ).   T a b l e   2   i s   a   s um m a r y   o f   t h e   s i m ul a t i o n   pa r a m e t e r s .   It   i s   w o r t t o   n o t e   t ha t   w e   us e   t h e   IT U - R   m o de l   [31]   w i t f r e que n c y - d e pe n de n t   c o e ff i c i e n t s   (ⱪ   a n φ )   t o   c o m put e   ra i a t t e n ua t i o n   b e t w e e n   t h e   M i c r o   B S   a n d   m o b i l e   us e r.   W e   c o n s i de r   o n l y   t h e   po w e r   a m p l i f i e r' s   c o n s um pt i o n   f o r   t h e   M i c r o   B S ,   a s s um i n o t h e r   c o m po n e n t s   a r e   o pt i m a l .   E xt e rn a l   f a c t o r s   l i ke   ra i a n o xy ge n   a b s o r pt i o n   a t t e n u a t i o a r e   a l s o   a c c o un t e d   f o r .       T a b l e   2 .   C ruc i a l   p a r a m e t e r s   c o n f i gu r a t i o n   P a ra m e t e r s   V a l u e s   N u m b e r   o m o b i l e   u s e r s   J   10   P a t h   l o s s   e x p o n e n t   ζ   4   N o i s e   p o w e r   d e n s i t y     10 17   w / H z   Ra i n   ra t e     5   m m / h   O x y g e n   a b s o r p t i o n   a t t e n u a t i o n   б   0 . 1 5   d B   f r e q u e n c y - d e p e n d e n t   c o e ff i c i e n t s     0 . 1 3   f r e q u e n c y - d e p e n d e n t   c o e ff i c i e n t s   φ   0 . 8   T h e   e n t i r e   b a n d w i d t h       5 0   M H Z   M a x i m u m   t ra n s m i t t e d   p o w e   1 0 0   m W   Ci rc u i t   p o w e r   c o n s u m p t i o n   o f   M i c r o   c e l l     5 0 0   m W   T h e   n u m b e o f   c h a n n e l   r e a l i z a t i o n s   10 5   T o t a l   t ra n s m i t t e d   p o w e r   o t h e   BS   2 0   d B   Bo l t z m a n n   c o n s t a n t   1 . 3 8 0 0 6 4 8 5 2 × 10 23   T e m p e ra t u re   3 0 0   K   S p e e d   o l i g h t      3 × 10 8       T h e   CS I   i s   a s s um e d   t o   b e   k n o w n   a t   b o t t h e   b a s e   s t a t i o n   a n d   t h e   r e c e i v e r s .   A   f i xe d   po w e r   a l l o c a t i o s t ra t e gy   i s   us e ( α  =   0. 75 β  0 . 25 ) .   F u t u r e   w o r m a y   e xpl o r e   M L   o r   de e n e u r a l   n e t w o r ( DNN )   f o r   d y n a m i c   po w e r   a l l o c a t i o n .   M o b i l e   us e r s   a r e   a s s um e t o   m ov e   w i t h i a   p r e de f i n e a r e a ,   s uc h   a s   a n   o f f i c e   b ui l di n g   o u n i v e r s i t y ,   w i t a   m o b i l i t y   f a c t o r   o f      =   2   k m / h.   T h e   D o ppl e r   f r e que n c y   c a n   b e   e xpr e s s e a s :       =          ( 20 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       P ai r i ng  m o bi l e   us e r s   us i ng  K - m e a ns   al gor i t hm   on   P D - NO M A - bas e d   …  ( L i t i m   A bd e l k hal i q )   1603   w h e r e :     i s   t h e   s pe e o f   l i g ht .   T h e   m o v e m e n t   o f   M ob i l e   us e r s   h a v e   a i m pa c t   o t h e i R a y l e i gh   f a d i n g   c h a nn e l   c o e ff i c i e n t s .   T h e r e f o r e ,   w e   t o o a   s a m p l e   o f   t h e   R a y l e i g f a di n g   c h a nn e l   c o e ff i c i e n t s   o f   e a c M o b i l e   us e r   v a l ue s   b a s e o 1 / (2  ).       4. 2 .     R e s u l ts   T h i s   s ub - s e c t i o n   p r e s e n t s   o u r   s i m u l a t i o r e s ul t s .   T o   e v a l ua t e   o ur   M L   a l go r i t hm   pe r f o r m a n c e ,   w e   us e   m e t r i c s   l i ke   t h e   s i l h o ue t t e   s c o r e   p r e s e nt e i [32]   (c l us t e ri n g   qua l i t y a n i nt r a - c l us t e d i s t a n c e   (W CS S )   (gr o upi ng  s i m i l a r i t y ).   I n   o r de t o   de t e rm i n e   t h e   pe r f o r m a n c e   of   o ur   s y s t e m ,   w e   c a l c ul a t e   t h e   s um   ra t e ,   e n e r gy   e ff i c i e n c y ,   s pe c t r a l   e ff i c i e n c y ,   a v e r a ge   B E R ,   a n d   S N R .   F i gu r e   de pi c t s   t h e   pe r f o r m a n c e   m e t ri c s   o f   o ur   a l go r i t h m .   T h e   c o s t   f un c t i o n ,   s h o w n   i n   F i gu r e   3( a ) m e a s u r e s   h o w   w e l l   t h e   da t a   po i nt s   a r e   c o l l e c t e a r o u n d   t h e   c e nt r o i ds   o f   e a c h   c l us t e r   t o   de t e rm i n e   h o w   c o m pa c t   t h e   c l us t e r s   a r e .   us i n g   e l b ow   m e t h o d,   i t   i s   r e c o m m e n de t o   s e l e c t   (K = 3).   H ow e v e r ,   w e   s e l e c t   (K = 2)  i n   o r de r   t o   s e pa r a t e   t h e   m o b i l e   us e r s   i nt o   t w o   c l us t e r s   a n pa i r   e a c h   m o b i l e   us e r   o f   Cl us t e r   1   w i t h   m o b i l e   us e r   o f   Cl us t e r   2 .     A   m e a s u r e   o f   h o w   w e l l   m o b i l e   us e r s   a r e   c l us t e r e i s   t h e   s i l ho ue t t e   pl o t   di s pl a y e i F i gu r e   3 ( b ) .   A s   s h o w n ,   t h e   m o b i l e   us e r s   o f   Cl us t e 1   ha v e   l o w e r   s i l h o ue t t e   v a l ue s ,   ra n g i n g   b e t w e e n   0. 2   a n d   0 . 6 ,   t h e   m o b i l e   us e r s   o f   Cl us t e r   2   h a v e   h i g h e s i l h o ue t t e   v a l ue s ,   m o s t l y   be t w e e n   0. a n d   0. 95.   T h e   a v e ra ge   o f   s i l h o ue t t e   v a l ue   i s   a b o ut   0. 657 3.   W e   c a n   c o n c l ude   t ha t   t h e   c l us t e ri n g   i s   a c c e pt a b l e ,   b ut   Cl us t e 1   n e e ds   i m p r o ve m e n t .             (a )   (b )     F i gu r e   3 .   P e r f o r m a n c e   m e t r i c s   o f   o ur   a l go ri t hm   (a )   c o s t   f un c t i o n   a n d   (b s i l h o ue t t e   pl o t       F i gu r e   d i s pl a y s   o ur   s i m u l a t i o n ' s   r e s ul t s .   A s   s h o w n   i F i gu re   4 (a )   NOMA - K - m e a n s - pa i r i ng  s c h e m e   i s   c a pa b l e   o f   a c h i e v i n t h e   m a xi m um   a t t a i na b l e   s um   r a t e ,   a t   s o m e   po i nt   S C - N O M A   o ut pe r f o r m   K - m e a n s - pa i ri n g   s c h e m e   a t   t h e   p r i c e   o f   hi g c o m pl e xi t y   o f   r e c e i ve r .   W e   c a de duc e   t h a t   N O M A - K - m e a n s   p a i ri n g   pe r f o r m s   b e t t e t ha n   c o n v e n t i o na l   N O M A   pa i r i ng,   p r o v i n g   t ha t   s y s t e m   pe r f o r m a n c e   i s   i m p r o v e b i n t e l l i ge n t   us e c l us t e r i ng.   A s   s e e n   i n   F i gu r e   4 ( b ) ,   t h e   E E   o f   t hr e e   s y s t e m s   (N O M A - K - m e a n s - pa i r i ng,   N O M A   Co n v e nt i o na l   pa i ri n g ,   a n d   T D M A )   i n c r e a s e s   w i t S N R   i t   i ndi c a t e s   t ha t   i m pr o v i n g   S N R   e n ha n c e s   e n e r gy   e ff i c i e n c y   due   t b e t t e r   e rr o r   r a t e s .   S C - N O M A   r e qu i r e s   a dd i t i o n a l   po w e r   t o   m a i nt a i n   i t s   e n e r gy   e ff i c i e n c y ,   i t s   E E   ke e ps   gr o w i n g   b ut   a t   t h e   c o s t   o f   t h e   r e c e i v e r ' s   c o m pl e xi t y .   W e   m a y   c o n c l ude   t h a t   N O M A - K - m e a n s - p a i ri n g   s c h e m e   pr o v i de s   m o r e   a c c ur a t e   r e s ul t s   i t e rm s   o f   e n e r gy   e ff i c i e n c y .   F i gu r e   de pi c t s   o ur  s i m ul a t i o n' s   o ut c o m e s .   A s   i l l us t ra t e i F i gu r e   5(a ) ,   S C - N O M A   r e m a i n s   t h e   b e s t   i b o t s pe c t ra l   a nd   e n e r gy   e ff i c i e n c y ,   t h o ug i t   i s   c o m put a t i o na l l y   m o r e   c o m pl e x.   N O M A - K - m e a n s - pa i ri n g   s ugge s t s   t h e   o pt i m a l   t ra de - o ff   (i . e . ,   ga i n )   b e t w e e n   t h e   s pe c t ra l   e f f i c i e n c y   a n d   t h e   E E .   F u rt h e r m o r e ,   NOMA - K - m e a n s - pa i r i ng  s c h e m e   ha s   t h e   po t e nt i a l   o f   s t ri ki ng  a   m o r e   a t t ra c t i v e   t ra de o ff   be t w e e n   t h e   s pe c t ra l   e ff i c i e n c y   a n d   c o m pl e xi t y   a t   t h e   r e c e i v e r .   A s   s h o w n   i n   F i g u r e   5(b ),   w e   c a n   s e e   t ha t   t h e   N O M A - K - m e a n s - pa i r i ng  s c h e m e   o ut pe r f o r m s   b o t h   SC - N O M A   a n d   N O M A   c o n v e n t i o n a l   pa i r i n g   i t e rm s   o f   s i g n a l   pe r f o r m a n c e   a t   t h e   r e c e i v e r .   G i v e n   t ha t   NOMA - c o n ve n t i o n a l - pa i r i ng   s c h e m e   s uf fe r s   f r o m   m o b i l e   us e r ’s   di s c o r da nt   po w e r   a l l o c a t i o c o e ff i c i e n t s   a n d   ga i c h a nn e l s ,   w h i c c a us e   n o i s e   i t h e   s i g n a l ,   T D M A   o f fe rs   t h e   l o w e s t   B E R   (s i n c e   a l l   o f   i t s   v a l ue s   a r e   z e r o ,   i t   i s   n o t   di s p l a y e o n   t h e   g r a p h)  a t   t h e   c o s t   of   t o t a l   r a t e   a nd  s pe c t r a l   e f f i c i e n c y .   W h e r e a s   S C - N O M A   s uf f e r s   f r o m   s i g na l   c o m p l e xi t y ,   w h i c h   c a us e s   t h e   r e c e i ve s i g n a l   t o   b e   di s t o r t e d.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   3 9 ,   N o .   3 ,   S e pt e m b e r   20 25 :   1 59 5 - 1 607   1604       (a )   (b )     F i gu r e   4 .   S i m u l a t i o r e s ul t s   (a )   s u m   ra t e   V S   S N R   a n d   (b )   e ne r gy   e ff i c i e n c y   V S   S N R           (a )   (b )     F i gu r e   5 .   S i m u l a t i o o ut c o m e s   (a e n e rgy   e ff i c i e n c y   vs   s pe c t ra l   e ff i c i e n c y   a nd  (b a v e r a ge   B E R   vs   SNR       4. 3 .     D i s c u s s i o n   Co n s i de r i n g   m o b i l e   us e r   p a i ri n i m pl i c a t i o n s ,   w e   c h o s e   K = a s   t h e   o pt i m a l   c l us t e r   num b e r.   T h i s   de c i s i o n   ha s   i m po r t a n t   i m pl i c a t i o n s   f o t h e   c l us t e r i n g   pe r f o rm a n c e   a n d   P D - N O M A   s y s t e m   e ff i c i e n c y .   W hi l e   K = i s   p r a c t i c a l   f o r   P D - N O M A   p a i ri n g ,   a   hi g h e r   K   (e . g. ,   3   o r   4)   m i g h t   p r o v i de   b e t t e r   s e pa r a t i o b ut   a t   t h e   c os t   o f   i n c r e a s e d   s y s t e m   c o m pl e xi t y .   w e   a c hi e v e   a   b a l a n c e   b e t w e e n   c o m pl e xi t y   a n d   pe r f o r m a n c e   i o u r     PD - N O M A   s y s t e m .   T h e   r e s ul t s   i n d i c a t e   t ha t   m o b i l e   us e r s   a r e   r e a s o n a b l y   w e l l - c l us t e r e b a s e o n   d i s t a n c e ,   S N R ,   c ha nn e l   ga i a n d   d a t a   r a t e ,   b ut   a ddi t i o n a l   r e f i n e m e nt s   i n   f e a t u r e   s e l e c t i o n   a n d   c l us t e r i ng  m e t r i c s   c o ul f ur t h e r   e nha n c e   m o b i l e   us e r   pa i r i n g   e f f i c i e n c y .   T h e   p r o po s e N O M A - K - m e a n s   p a i ri n de m o n s t ra t e s   a   b e t t e t ra de - o ff   a m o n s u m   ra t e ,   e n e r gy   e ff i c i e n c y ,   a n d   B E R   c o m pa r e t o   c o n v e n t i o n a l   N O M A   pa i ri n g.   W h i l e   T D M A   p r o v i de s   t h e   l o w e s t   B E R ,   i t   s a c r i f i c e s   s pe c t ra l   e f f i c i e n c y   a n d   s um   ra t e .   S C - N O M A   a c hi e v e s   t h e   hi g h e s t   t hr o ug h pu t   a nd  e n e r gy   e ff i c i e n c y   b ut   s uff e r s   f r o m   i n c r e a s e B E R   a n m o r e   c o m pl e S IC   c i rc ui t   r e c e i v e r ,   m a ki ng  i t   l e s s   r e l i a b l e .   T h e r e f o r e ,   NOMA - K - m e a n s   c l us t e ri n g   e m e r ge s   a s   a e ff e c t i v e   a pp r o a c f o r   o pt i m i z i ng   us e p a i ri n g   i N O M A   s y s t e m s ,   e nh a n c i ng  o v e r a l l   n e t w o r pe r f o r m a n c e   w h i l e   m a i n t a i ni n g   a   b a l a n c e   b e t w e e n   t hr o ug h pu t ,   e n e r gy   e ff i c i e n c y ,   a n r e l i a b i l i t y .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.