Dikgen olmayan çoklu erişimde kaynak tahsisi
Resource allocation in non-orthogonal multiple access
Yazar: CANER KÜÇÜKYILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. GÖKÇE HACIOĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Eşleştirme = Association ; Kaynak dağılımı = Resource allocation ; Kullanıcı = User ; Parçacık sürü optimizasyonu = Particle swarm optimization ; Çoklu erişim = Multiple access

Özet:
Dikgen Olmayan Çoklu Erişim (NOMA) sisteminde Kaynak Tahsisi (RA), Kullanıcı Eşleştirme (UP) ve Güç Tahsisi (PA) olmak üzere iki başlık altında incelenir. Kaynak tahsisi, UP ve PA'nın birlikte uygulanması ile gerçekleştirilir. UP ile hücredeki kullanıcılar birden fazla gruba ayrılır ve her grup için ayrı ayrı NOMA uygulanır. Bu çalışmada, her biri iki kullanıcıdan oluşan gruplar için güç alanında kaynak tahsisi yapılmıştır. Kullanıcıları eşleştirmek için Rastgele Eşleştirme, Optimal Kullanıcı Eşleştirme ve Uyarlanabilir Kullanıcı Eşleştirme algoritmaları ayrı ayrı uygulanmıştır. Uygulanan tüm bu eşleştirme algoritmaları için yine ayrı ayrı olmak üzere her bir algoritmadaki gruplar içerisinde güç tahsisi yapılmıştır. Güç tahsisi, sezgisel optimizasyon algoritmalarından biri olan Parçacık Sürü Optimizasyon (PSO) algoritması kullanılarak yapılmıştır. Algoritma, her bir grup içerisindeki kullanıcıların veri hızının OMA sistemindeki veri hızlarından düşük olmaması ve kullanıcılara atanan güç katsayılarının toplamının bire eşit olması kriterlerine göre çalıştırılmıştır. Çalışma kapsamında kullanıcıların optimal bir eşleşme ile gruplandırılması ve sistemin toplam veri hızının arttırılması hedeflenmiştir. Sonuçlar MATLAB programı kullanılarak grafikler üzerinden karşılaştırmalar yapılarak gösterilmiştir. Kullanılan eşleştirme algoritmaları ile beraber yapılan güç tahsisi sonucu elde edilen kullanıcı veri hızları ve sistemin toplam veri hızının OMA kullanıcı veri hızları ve sistemin toplam veri hızı ile karşılaştırılması yapılmıştır. Ayrıca kullanıcıların NOMA ve OMA hızları kullanılarak sistemin kazancı hesaplanmıştır ve grafik ile gösterilmiştir. PSO algoritmasının güç tahsisi üzerindeki performansının anlaşılabilmesi için literatürde sıkça kullanılan Channel State Information (CSI) tabanlı güç tahsisi yönteminden faydalanılmıştır. Bu iki yöntem karşılaştırılarak sonuçlar yorumlanmıştır.

Abstract:
In the Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) system, Resource Allocation (RA) is examined under two headings as User Pairing (UP) and Power Allocation (PA). Resource allocation is accomplished by co-implementation of UP and PA. With UP, the users in the cell are divided into more than one group and NOMA is applied separately for each group. In this study, resources are allocated in the power domain for groups of two users each. Random Pairing, Optimal User Pairing and Adaptive User Pairing algorithms were applied separately to match users. For all these pairing algorithms applied power allocation was made separately within the groups in each algorithm. Power allocation, has been made using the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm, which is one of the heuristic optimization algorithms. The algorithm was run according to the criteria that the data rate of the users in each group should not be lower than the data rates in the OMA system and the sum of the power coefficients assigned to the users should be equal to one. Within the scope of the study, it is aimed to group the users with an optimal match and to increase the total data rate of the system. The results are shown by making comparisons over graphics using the MATLAB program. The user data rates obtained as a result of the power allocation made with the pairing algorithms used and the total data rate of the system were compared with the OMA user data rates and the total data rate of the system. In addition, the system's gain was calculated using the NOMA and OMA speeds of the users and it was shown with a graph. In order to understand the performance of the PSO algorithm on power allocation, the Channel State Information (CSI) based power allocation method, which is frequently used in the literature, has been used. These two methods were compared and the results were interpreted.