Разработка и исследование методов передачи данных в нисходящем канале сетей Wi-Fi с помощью неортогонального множественного доступа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, кандидат наук Куреев Алексей Андреевич

• Куреев Алексей Андреевич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Куреев Алексей Андреевич

Введение

Глава 1. Методы доступа к общему каналу в сетях Wi-Fi

1.1. Проблема разделения ресурсов в сетях Wi-Fi

1.2. Методы множественного доступа, используемые в беспроводных сетях

1.3. Механизмы, лежащие в основе NOMA

1.4. Рассматриваемый сценарий

1.5. Формат кадра Wi-Fi

1.6. Метод доступа к каналу в сетях Wi-Fi

1.7. Обзор литературы и постановка задач диссертации

Глава 2. Разработка и исследование NOMA Wi-Fi

2.1. Формат NOMA-кадра

2.2. Описание программно-аппаратного комплекса, используемого

для решения задач диссертации

2.3. Разработка прототипа NOMA Wi-Fi

2.4. Разработка метода передачи NOMA-кадров и кадров подтверждения

2.5. Выводы к главе

Глава 3. Исследование влияния вращения сигнальных созвездий при использовании неортогонального множественного доступа в сетях Wi-Fi

3.1. Проблема фазового шума

3.2. Описание модели NOMA-сигнала с учетом фазового шума и АБГШ

3.3. Определение области допустимых значений параметров шума

3.4. Определение оптимального угла поворота в области допусти-

мых значений шума

3.5. Экспериментальные результаты

3.6. Выводы к главе

Заключение

Список литературы

Приложение А. Акты о внедрении результатов диссертации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование методов передачи данных в нисходящем канале сетей Wi-Fi с помощью неортогонального множественного доступа»

Введение

Актуальность работы. С каждым годом увеличивается количество устройств, подключенных к сетям Wi-Fi. Это приводит к их уплотнению, росту интерференции между соседними точками доступа, а также наличию в одной сети устройств, принадлежащих к разным поколениям технологии Wi-Fi. Для современных сетей Wi-Fi все более важной становится задача увеличения пропускной способности и обеспечения честного распределения ресурсов между устройствами в сети. Решать данную задачу можно несколькими способами. Одним из них является увеличение пропускной способности за счет увеличения ширины полосы и количества антенн. По такому пути сейчас идет рабочая группа 802.11 комитета по стандартизации IEEE 802, разрабатывающая дополнение IEEE 802.11be к стандарту Wi-Fi, известное также как Wi-Fi 7. По сравнению с IEEE 802.11ax (Wi-Fi 6), обеспечивающим скорость передачи до 9,6 Гбит/с, Wi-Fi 7 позволит достичь номинальных скоростей передачи в 4 раза больше, выше 40 Гбит/с. Такой прирост достигается за счет использования ширины полосы до 320 МГц вместо 160 МГц и большего количества антенн для многоантенной передачи (16 антенн вместо 8).

Помимо предложенных выше улучшений, повышения пропускной способности Wi-Fi можно добиться за счет использования новых для технологии Wi-Fi методов множественного доступа. Одним из таких методов является неортогональный множественный доступ (англ.: Non-Orthogonal Multiple Access, NOMA). С помощью NOMA одна точка доступа может передавать данные сразу нескольким станциям одновременно на одной частоте, используя одну антенну. Это достигается за счет разделения мощности передачи между потоками, предназначенными разным станциям. Например, при необходимости осуществить передачу двум станциям, которые находятся на раз-

ных расстояниях от точки доступа и испытывают разные затухания в канале, точка доступа будет выделять больше мощности для передачи данных станции с сильным затуханием в канале и меньше мощности для передачи данных станции со слабым затуханием в канале.

Диссертационная работа посвящена экспериментальному исследованию NOMA в нисходящем канале сетей Wi-Fi. С помощью разработанного прототипа приемопередающего устройства с поддержкой NOMA проводится исследование методов формирования и обработки сигналов, переданных методом NOMA. Результаты, полученные в рамках диссертации предназначены для внедрения в сети Wi-Fi будущего.

Степень разработанности темы исследования. Исследованиям множественного доступа и смежных проблем передачи данных в беспроводных сетях посвящено значительное количество работ, среди которых стоит выделить работы российских и зарубежных учёных: Ю.В. Андреева, В.М. Вишневского, Ю.В. Гайдамака, А.В. Дворковича, В.В. Зяблова, А.Н. Красилова, Е.А. Крука, Н.А. Кузнецова, Е.А. Кучерявого, А.И. Ляхова, А.А. Мальцева, Д.Ю. Панкратова, А.Л. Приорова, С.Н. Степанова, В.Л. Стефанюка, Г.А. Фокина, Е.М. Хорова, Б.С. Цыбакова, M. Dohler, S. Islam, F. Kayhan, N. Otao, M. Qiu, Y. Saito, P. Sangesh, J. Suh, L. Yang, N. Ye, J. Zhang. Работы указанных авторов, относящиеся к NOMA, посвящены преимущественно аналитическому и имитационному исследованию данного метода доступа. В них утверждается, что NOMA может повысить эффективность беспроводной сети в сценариях, где пользователи имеют различные канальные условия. При этом данные работы рассматривают использование NOMA либо в абстрактных беспроводных сетях, либо в сотовых сетях. Однако для реализации NOMA в Wi-Fi необходимо ответить на вопрос: какова его эффективность именно в сетях Wi-Fi. Для ответа на этот вопрос нельзя полагаться только на результаты теоретических исследований, поскольку они используют ряд допущений при

моделировании NOMA. Например, частым допущением является оценка помехи от сигнала, переданного с помощью NOMA, в виде аддитивного белого гауссовского шума (АБГШ). Также в большинстве работ не учитывается влияние фазового шума, вызванное несовершенством оценки канала на приемнике, неравенством частот генераторов приемника и передатчика, а также изменением характеристик канала со временем.

На момент публикации результатов диссертации отсутствовали экспериментальные исследования NOMA в сетях Wi-Fi.

Объектом исследования являются беспроводные локальные сети Wi-Fi, а предметом исследования — метод неортогонального множественного доступа в сетях Wi-Fi.

Целью диссертационной работы является разработка и исследование методов генерации и приема кадров для использования неортогонального множественного доступа в нисходящем канале сетей Wi-Fi. Для достижения поставленной цели в диссертации ставятся и решаются следующие задачи:

• Разработка обратно совместимого формата кадра для использования неортогонального множественного доступа в нисходящем канале сетей Wi-Fi.

• Построение прототипа устройства Wi-Fi, использующего неортогональный множественный доступ для приема и передачи данных в нисходящем канале.

• Экспериментальное определение с помощью разработанного прототипа прироста средней геометрической пропускной способности при использовании неортогонального множественного доступа.

• Исследование факторов, снижающих помехоустойчивость NOMA-кад-ра, а также разработка аналитического метода нахождения угла поворота сигнального созвездия, который обеспечивает наибольшую поме-

хоустойчивость.

• Экспериментальное исследование прироста доли принятых кадров при выбранных с помощью разработанного аналитического метода углах поворота сигнального созвездия.

Методы исследования. В диссертации используются методы теории телекоммуникационных сетей, цифровой обработки сигналов, математической статистики, теории вероятностей и вычислительной математики, а также численные методы для изучения случайных процессов. Также в практической части работы используются методы эксперимента, измерения, сравнения и анализа результатов. Состоятельность полученных результатов проверена по экспериментальным данным.

Научная новизна. В диссертации впервые:

• Разработан метод формирования NOMA-кадра для сетей Wi-Fi, обеспечивающий обратную совместимость с существующими устройствами Wi-Fi (начиная с устройств, поддерживающих IEEE 802.11a).

• Разработан прототип устройства Wi-Fi, использующего неортогональный множественный доступ для приема и передачи сигнала.

• Экспериментально подтверждена эффективность использования неортогонального множественного доступа в нисходящем канале сетей Wi-Fi.

• Описано влияние фазового шума на сложные модуляционные конструкции в NOMA-кадре.

• Предложено вращать сигнальные созвездия для снижения влияния фазового шума при приеме NOMA-кадра.

Практическая значимость работы. В рамках выполнения диссертационной работы был впервые построен прототип устройства Wi-Fi, использующий неотрогональный множественный доступ для приема и передачи сигна-

лов. Прототип основан на программно-определяемой радиосистеме с программируемой логической интегральной схемой. Для достижения целей диссертационной работы в прототип внесен ряд изменений в протоколы канального и физического уровня технологии Wi-Fi. Практическая значимость работы заключается в экспериментальном подтверждении эффективности использовании NOMA в сетях Wi-Fi и целесообразности имплементации NOMA в следующих дополнениях к стандарту IEEE 802.11, описывающих технологию Wi-Fi. Часть результатов, полученных в диссертационной работе, была представлена на собрании рабочей группы по стандартизации IEEE 802.11.

Результаты работы внедрены и используются на практике, что подтверждено соответствующими актами.

В частности, по результатам диссертационной работы зарегистрирован патент на полезную модель [1]. Разработанные модели и методы использованы в НИР, выполняемых ИППИ РАН по проектам: Мегагрант Правительства Российской Федерации «Облачные беспроводные сети пятого и последующих поколений» (договор № 14.W03.31.0019), Грант РНФ «Методы обеспечения выполнения требований к качеству обслуживания гетерогенного трафика в беспроводных сетях пятого и последующих поколений» (проект №18-19-00580), НИР по заказу компании Huawei Technologies, а также для организации учебного процесса на кафедре проблем передачи информации и анализа данных МФТИ в ИППИ РАН.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанный формат кадра позволяет использовать неортогональный множественный доступ в нисходящем канале сетей Wi-Fi и при этом обеспечивает обратную совместимость с существующими устройствами Wi-Fi.

2. Предложенная схема использования неортогонального множественного доступа в нисходящем канале сетей Wi-Fi обеспечивает прирост средней

геометрической пропускной способности до 30 - 40%.

3. Показано, что вращение сигнальных созвездий позволяет повысить помехоустойчивость передаваемого NOMA-кадра. В частности, для комбинации сигнальных созвездий QPSKxBPSK поворот на 45° обеспечивает выигрыш помехоустойчивости до 3,5 дБ. Для комбинации сигнальных созвездий QPSKx16-QAM поворот на 45° обеспечивает выигрыш по помехоустойчивости до 1,4 дБ.

Степень достоверности и апробация результатов. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на ведущих международных и российских конференциях: IEEE International Conference on Computer Communications (INFOCOM) (Онлайн, 2020 г.); IEEE Global Communications Conference (Globecom) (США, Гавайи, 2019 г.); IEEE International Symposium on Personal, Indoor, and Mobile Radio Communications (PIMRC) (Италия, 2018 г.); «Информационные технологии и системы» (Россия, 2018 г., 2019 г.); а также на семинарах ИППИ РАН.

Публикации. По теме диссертации было опубликовано 8 печатных работ, из них: статья [2] — в рецензируемом журнале, индексируемом базами данных Scopus и Web of Science и входящем в первый квартиль (Q1) журналов по импакт-фактору Web of Science, 5 статей [3-7] — в иных рецензируемых изданиях, входящих в перечень ВАК (в том числе 4 статьи [3-6] в сборниках, индексируемых базами данных Scopus и Web of Science) а также 2 статьи [8,9] — в сборниках трудов российской конференции. Также на основе материалов диссертации был выдан патент на полезную модель [1]. Подготовка к публикации полученных результатов проводилась совместно с соавторами. Алгоритмы, модели и экспериментальные установки, являющиеся результатами диссертации, разработаны диссертантом лично. Во всех приведенных работах вклад соавторов заключался в постановке задач, частичных анализе литературы, получении и анализе численных результатов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, библиографии и приложения. Общий объем диссертации 111 страниц, включая 28 рисунков и 3 таблицы. Библиография включает 122 наименования.

Глава 1

Методы доступа к общему каналу в сетях Wi-Fi

1.1. Проблема разделения ресурсов в сетях Wi-Fi

Количество информации, передаваемой с помощью беспроводных сетей, растет с каждым годом. Особую роль среди всего многообразия беспроводных сетей играют беспроводные локальные сети Wi-Fi. Согласно прогнозам [10] количество публичных сетей Wi-Fi вырастет с 169 миллиона в 2018 году до 628 миллионов в 2023 году, а скорость передачи данных в сетях Wi-Fi 7 увеличится в четыре раза по сравнению с существующими сетями Wi-Fi 6 [11,12].

Одной из причин столь высокой популярности данной технологии является ее непрерывное развитие и приспособление под требования потребителей. Поэтому на сегодняшний день главными задачами разработчиков технологии Wi-Fi является повышение максимальной пропускной способности, минимизация задержек на передачу данных, а также увеличение спектральной эффективности сетей Wi-Fi. Основными способами решения заявленных выше задач является расширение частотного канала и увеличение количества антенн на устройствах для поддерживания многоантенной передачи (англ.: Multiple Input Multiple Output, MIMO) более высокого порядка. Однако, обычно в сетях Wi-Fi встречаются устройства разных поколений технологии Wi-Fi. Поэтому разработчикам новых дополнений к стандарту Wi-Fi приходится решать не только задачу повышения эффективности работы сети Wi-Fi, но и обеспечения обратной совместимости новых дополнений к стандарту Wi-Fi с существующими на рынке устройствами.

Решением данной проблемы может являться модификация существующего метода множественного доступа к каналу или применение нового метода

множественного доступа в сетях Wi-Fi. На данный момент технология Wi-Fi предполагает использования метода множественного доступ с временным разделением (англ.: Time Division Multiple Access, TDMA), метода множественного доступа с пространственным разделением (англ.: Spatial Division Multiple Access, SDMA), частью которого является технология многопользовательская MIMO (англ.: Multi-User MIMO, MU-MIMO). Также, начиная с Wi-Fi 6, в технологии Wi-Fi появляется поддержка метода множественного доступа с ортогональным частотным разделением (англ.: orthogonal frequency division multiple access, OFDMA) [13]. Помимо вышеупомянутых методов множественного доступа одними из наиболее известных методов множественного доступа также являются метод множественного доступа с частотным разделением (англ.: Frequency Division Multiple Access, FDMA) и метод множественного доступа с кодовым разделением (англ.: Code Division Multiple Access, CDMA).

С точки зрения классификаций методов доступа, все вышеупомянутые методы доступа можно отнести к множеству ортогональных методов множественного доступа (англ.: Orthogonal Multiple Access, OMA) [14]. Прямым следствием использования OMA является отсутствие интерференции между сигналами, предназначенным разным устройствам (в теории). В результате, основным преимуществом использования OMA является низкая сложность приемника, которому не требуется подавлять помехи, возникающие от сигналов, предназначенных другим устройства, либо минимизировать их влияние [15]. Альтернативой является метод неортогонального множественного доступа (англ.: Non-Orthogonal Multiple Access, NOMA), который позволяет передавать сигнал нескольким устройствам с помощью одних и тех же радиоресурсов.

Далее рассмотрим методы доступа наиболее популярные в беспроводных сетях, в том числе и в сетях Wi-Fi, а также подробно опишем NOMA,

способный повысить эффективность сетей Wi-Fi.

1.2. Методы множественного доступа, используемые в беспроводных сетях

Наиболее известными методами множественного доступа являются TDMA, FDMA, OFDMA, SDMA, CDMA и NOMA. Далее проанализируем каждый из них по отдельности.

1.2.1. Множественный доступ с временным разделением (TDMA)

TDMA предполагает разделение канала на временные интервалы. Каждый временной интервал используется для передачи информации определенному устройству, при этом количество переданной информации одному устройству пропорционально количеству выделенных временных слотов.

TDMA является основой современных технологий широкополосного радиодоступа. В сотовых сетях базовая станция указывает, в какое время устройство может совершить передачу, тем самым организуя детерменированный доступ к каналу [16, 17]. В сетях Wi-Fi на основе TDMA построены механизмы DCF (Distributed Coordination Function), EDCA (Enhanced Distributed Channel Access), HCCA (HCF Controlled Channel Access), MCCA (Multihop Clear Channel Assessment) [18], отвечающие за случайный доступ к каналу.

1.2.2. Множественный доступ с частотным разделением (FDMA)

FDMA предполагает разделение одного частотного канала на множество подканалов, предназначенных разным пользователям. На каждом подканале информация модулируется независимо от соседних подканалов.

FDMA широко использовалась на раннем этапе развития сотовых сетей

и лежит в основе технологии AMPS (англ.: Advanced Mobile Phone Service) [19], которая является сотовой сетью первого поколения. Для каждого соединения выделяется индивидуальный частотный калан шириной 30 кГц.

1.2.3. Множественный доступ с ортогональным частотным разделением (OFDMA)

В основе OFDMA лежит технология мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (англ.: Orthogonal Frequency Division Multiplexing — OFDM). В OFDM передаваемый сигнал формируется из множества близко расположенных ортогональных поднесущих. Длительность передачи одного символа увеличивается по сравнению с передачей данных широкополосного сигнала на одной частоте, однако данные передаются параллельно, что гарантирует скорость передачи данных, сопоставимую с методом передачи данных на одной частоте. Преимуществом OFDM по сравнению с методом передачи данных на одной частоте заключается в более высокой устойчивости к помехам в среде с многолучевым распространением сигналов. Также, OFDM позволяет снизить межсимвольную интерференцию [20].

При использовании OFDMA центральное устройство в сети назначает набор поднесущих каждому устройству, при этом для каждого пользователя может быть использована своя сигнально-кодовая конструкция (СКК).

Использование OFDMA позволяет повысить эффективность распределения частотных ресурсов между устройствами по сравнению с передачей данных с помощью OFDM в TDMA, поскольку каждому устройству можно выделить тот набор поднесущих, в котором канальные условия являются наилучшими. Более того, преимуществом OFDMA является его простота в реализации, поскольку OFDMA-приемник и OFDMA-передатчик используют Быстрое Преобразование Фурье (БПФ), которое уже используется в OFDM.

OFDMA является методом доступа, широко используемым в сотовых сетях четвертого и пятого поколений [21]. В сотовых сетях четвертого поколения весь набор поднесущих разделен на группы из нескольких поднесущих, образующих ресурсный блок. Для передачи каждого устройства базовая станция выделяет один и более ресурсных блоков в зависимости от канальных условий и требований к передаче данных. В сетях пятого поколения параметры ресурсного блока, такие как длительность сигнала и расстояние между соседними поднесущими, могут настраиваться [22]. В Wi-Fi, начиная с Wi-Fi 6, также добавлена поддержка OFDMA [12].

1.2.4. Множественный доступ с пространственным разделением (SDMA)

Множественный доступ с пространственным разделением (SDMA) позволяет осуществлять одновременную передачу данных нескольким устройствам на одной и той же частоте, разделяя сигналы в пространстве. Разделение может происходить за счет физических свойств среды, например, если устройства находятся далеко друг от друга, а также за счет использования направленных антенн.

Также, разделение сигналов, предназначенных разным устройствам в пространстве, можно производить за счет использования множества антенн [23]. Такой метод множественного доступа называется MU-MIMO. Множество антенн позволяет формировать пространственные потоки, в каждом из которых передаются данные для определенного устройства. Каждому принимающему устройству может быть предназначено количество пространственных потоков не больше, чем количество антенн на нем.

MU-MIMO, а также SU-MIMO, который предполагает прием и передачу данных с помощью множества антенн только между одним приемником и

одним передатчиком, активно используется в Wi-Fi. Начиная c дополнения к стандарту Wi-Fi IEEE 802.11n [24], в Wi-Fi появляется MIMO. В IEEE 802.11n имеется возможность формировать до 4 пространственных потоков при использовании 4 антенн на приемнике и 4 на передатчике. В дополнении IEEE 802.11ac [25] количество пространственных потоков увеличено до 8 и появляется возможность использовать MU-MIMO в нисходящем канале, а в Wi-Fi

6 (IEEE 802.11ax [12]) добавляется MU-MIMO в восходящем канале. В Wi-Fi

7 (IEEE 802.11be [11]) количество пространственных потоков вырастет до 16. Все это свидетельствует о том, что MU-MIMO будет продолжать активно развиваться в Wi-Fi и будет являться неотъемлемой частью всех последующих дополнений.

Однако, MU-MIMO обладает рядом недостатков. Первым из них является низкая эффективность MU-MIMO при передаче устройствам с высокой корреляцией характеристик канала. В таком случае происходит высокая интерференция между потоками, что приводит к снижению пропускной способности. Также, увеличение количества пространственных потоков требует большего количества антенн на устройстве, что в конечном счете усложняет устройство и увеличивает его стоимость.

1.2.5. Неортогональный множественный доступ (NOMA)

Неортогональный множественный доступ (NOMA) позволяет осуществлять передачу одновременно на одной и той же частоте, разделяя сигналы по мощности. При использовании NOMA в нисходящем канале точка доступа способна осуществлять передачу нескольким станциям с помощью одной антенны. При использовании NOMA в восходящем канале несколько станций осуществляют передачу одновременно, и точка доступа получает на антенну суперпозицию всех переданных сигналов.

Использование NOMA позволяет повысить спектральную эффективность сети. Однако, при использовании NOMA сложность приемников может возрастать за счет имплементации дополнительных функций, необходимых для разделения данных для нескольких станций. Выигрыш в спектральной эффективности NOMA по сравнению с методами OMA может быть проиллюстрирован с помощью следующего примера. Рассмотрим беспроводную сеть, состоящую из точки доступа и нескольких станций. При этом в данной сети присутствует станция, испытывающая сильное затухание. Данной станции требуется передавать данные с высоким приоритетом. В связи с этим, точка доступа будет выделять большое количество канальных ресурсов для обслуживания станции с сильным затуханием в канале. Как следствие, спектральная эффективность будет снижаться, поскольку в определенном частотно-временном ресурсе будет передаваться небольшое количество данных для станции с сильным затуханием в канале, что в результате приведет к снижению агрегированной пропускной способности. В отличие от OMA, при использовании NOMA точка доступа передает данные сразу нескольким станциям в одном частотно-временном ресурсе, комбинируя данные, предназначенные станции с сильным затуханием в канале с данными для станций со слабым затуханием в канале. В результате, NOMA приводит к более эффективному использованию частотно-временных ресурсов [26]. Помимо повышения спектральной эффективности использование NOMA позволяет значительно повысить пропускную способность устройств, находящихся на границе области покрытия сети, снижая требования к оценке качества канала и значительно снижая задержку при передаче данных [27]. Данные преимущества делают NOMA перспективной технологией для использования в беспроводных сетях будущего [28,29].

Еще одним преимуществом NOMA является возможность ее использования совместно с другими методами множественного доступа. Это позво-

ляет интегрировать NOMA в уже существующие технологии беспроводной связи, такие как Wi-Fi и LTE, и использовать их с методами доступа, которые уже применяются в данных технологиях. Например, NOMA может успешно использоваться совместно с TDMA и OFDMA [30]. Как следствие, NOMA рассматривается различными комитетами по стандартизации беспроводных технологий для последующей имплементации. Например, в сетях четвертого поколения существует многопользовательская суперпозиционная передача (англ.: Multiuser SUperposition Transmission, MUST). MUST позволяет нескольким устройствам использовать одни и те же поднесущие в OFDMA без внесения изменения в структуру ресурсных блоков LTE [31]. Также, использование NOMA в восходящем канале предполагается в сотовых сетях пятого поколения [32]. Помимо 3GPP последний стандарт, разработанный комитетом передовых телевизионных систем (англ.: Advanced Television Systems Committee, ATSC) для цифрового широковещательного телевидения основан на принципах NOMA [33]. Более того, международные телекоммуникационные компании, такие как Huawei и NTT DOCOMO, также заинтересованы в развитии NOMA и ведут активные разработки этой технологии [34-40].

Отметим, что в литературе под термином NOMA понимают не только неортогональный множественный доступ с разделением по мощности, но и семейство методов доступа с кодовым разделением [41-43]. Отличием неортогонального множественного доступа с кодовым разделением от CDMA является использование неортогональных кодовых последовательностей, обладающих низкой кросс-корреляцией. Далее в диссертационной работе под термином NOMA понимается неортогональный множественный доступ c разделением по мощности, что согласуется с большим количеством работ, примерами которых являются работы [36,44-49].

1.3. Механизмы, лежащие в основе NOMA

В основе рассматриваемого в диссертации метода NOMA лежит принцип использования несколькими устройствами одной и той же частоты, времени и кода при неравной мощности, предназначенной для передачи каждому устройству. В классическом методе NOMA, рассматриваемом в работах [46, 50-53], формирование сигнала, предназначенного нескольким устройствам, происходит с помощью суперпозиционного кодирования (англ.: Superposition Coding, SC). На принимающем устройстве используется метод последовательного подавления помех (англ.: Successive Interference Cancellation, SIC). Далее опишем подробно SC и SIC, приведем преимущества и недостатки данных методов и введем их улучшения, а именно симметричное суперпозиционное кодирование (англ.: Symmetric Superposition Coding, SC) и метод параллельного подавления помех (англ.: Parallel Constellation Demapping, PCD).

1.3.1. Суперпозиционное кодирование

Метод SC впервые предложен и исследован в работе [54], где SC используется в качестве метода передачи информации от одного источника множеству приемников. SC является методом физического уровня и относится к семейству многопоточных схем модуляций, в которой каждый поток предназначен одному устройству. Передатчик производит операцию сложения независимых сигналов для каждого устройства для формирования составного сигнала, который передается по беспроводному каналу [55]. Рис. 1.1 иллюстрирует схему суперпозиционного кодирования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Куреев Алексей Андреевич, 2021 год

Список литературы

1. Куреев А. A., Левицкий И. А., Хоров Е. М. Устройство для передачи сигналов с помощью неортогонального множественного доступа с фазовым вращением в Wi-Fi сетях. RU 200553, Заявка №2019142124, Декабрь, 2019.

2. Khorov Evgeny, Kureev Alexey, Levitsky Ilya, Akyildiz Ian F. Prototyping and Experimental Study of Non-Orthogonal Multiple Access in Wi-Fi Networks // IEEE Network. May 2020. Pp. 12-19.

3. Khorov Evgeny, Kureev Alexey, Levitsky Ilya. NOMA Testbed on Wi-Fi // 29th Annual International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC). 2018.— Sept. Pp. 1153-1154.

4. Khorov E., Kureev A., Levitsky I., Tutelian S. Scheduling for Downlink Non-Orthogonal Multiple Access in Wi-Fi Networks // 2018 International Scientific and Technical Conference Modern Computer Network Technologies (MoNeTeC). 2018. —Oct. Pp. 1-6.

5. Khorov Evgeny, Kureev Alexey, Levitsky Ilya. Experimental study of constellation rotation in NOMA Wi-Fi networks // Journal of Communications Technology and Electronics. 2020. Vol. 19, no. 2. Pp. 142-149.

6. Khorov Evgeny, Kureev Aleksey, Levitsky Ilya, Akyildiz Ian F. Prototyping NOMA Constellation Rotation in Wi-Fi // IEEE INFOCOM 2020 / IEEE. 2020. Pp. 1332-1333.

7. Ендовицкий ЕО, Куреев АА, Левицкий ИА и др. Анализ эффективности неортогонального множественного доступа в нисходящем канале в сетях Wi-Fi // Информационные процессы. Т. 21, № 3.

8. Куреев А.А., Левицкий И.А., Хоров Е.М. Экспериментальное исследование неортогонального множественного доступа в Wi-Fi устройствах // Cборник трудов 42-й междисциплинарной школы-конференции ИППИ

РАН «Информационные технологии и системы 2018». 2018. С. 299-304.

9. Левицкий И.А., Куреев А.А. Управление доступом к среде для NOMA Wi-Fi // Сборник трудов 43-й междисциплинарной школы-конференции ИППИ РАН «Информационные технологии и системы 2019». 2019. С. 299-304.

10. Cisco. Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update, 2017-2022 White Paper, 2019 // Online: https:// www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/service-provider/ visual-networking-index-vni/white-paper-c11-738429.html.

11. Khorov Evgeny, Levitsky Ilya, Akyildiz Ian F. Current status and directions of IEEE 802.11 be, the future Wi-Fi 7 // IEEE Access. 2020. Vol. 8. Pp. 88664-88688.

12. Khorov E., Kiryanov A., Lyakhov A., Bianchi G. A Tutorial on IEEE 802.11ax High Efficiency WLANs // IEEE Commun. Surveys Tuts. 2019. — Firstquarter. Vol. 21, no. 1. Pp. 197-216.

13. Tutelian Sergei, Bankov Dmitry, Shmelkin Dmitri, Khorov Evgeny. IEEE 802.11 ax OFDMA Resource Allocation with Frequency-Selective Fading // Sensors. 2021. Vol. 21, no. 18. P. 6099.

14. Wang Peng, Xiao Jun, Ping Li. Comparison of orthogonal and non-orthogonal approaches to future wireless cellular systems // IEEE Vehicular Technology Magazine. 2006. Vol. 1, no. 3. Pp. 4-11.

15. Kadir Mohammad Ismat, Sugiura Shinya, Zhang Jiayi et al. OFD-MA/SC-FDMA aided space-time shift keying for dispersive multiuser scenarios // IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2012. Vol. 62, no. 1. Pp. 408-414.

16. Stepanov Sergey, Stepanov Mikhail, Tsogbadrakh Ariunaa et al. Resource Allocation and Sharing for Transmission of Batched NB IoT Traffic over 3GPP LTE // 2019 24th Conference of Open Innovations Association (FRUCT) /

IEEE. 2019. Pp. 422-429.

17. Kuznetsov NA, Myasnikov DV, Semenikhin KV. Optimal control of data transmission over a fluctuating channel with unknown state // Journal of Communications Technology and Electronics. 2018. Vol. 63, no. 12. Pp. 1506-1517.

18. 802.11-2020 - IEEE Standard for Information technology-Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks-Specific requirements - Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications //ANSI/IEEE Std. 802.11. 2021.— Feb.

19. Frenkiel Richard, Schwartz Mischa. Creating cellular: A history of the AMPS project (1971-1983)[History of Communications] // IEEE Communications Magazine. 2010. Vol. 48, no. 9. Pp. 14-24.

20. Van Duc Nguyen Hans-Peter Kuchenbecker. Intercarrier and intersymbol interference analysis of OFDM systems on time-invariant channels // Personal, Indoor and Mobile Radio Communications / Citeseer. 2002. Pp. 1482-1487.

21. Kanchi Sravanthi, Sandilya Shubhrika, Bhosale Deesha et al. Overview of LTE-A technology // 2013 IEEE global high tech congress on electronics / IEEE. 2013. Pp. 195-200.

22. Lien Shao-Yu, Shieh Shin-Lin, Huang Yenming et al. 5G new radio: Waveform, frame structure, multiple access, and initial access // IEEE communications magazine. 2017. Vol. 55, no. 6. Pp. 64-71.

23. Cho Keizo, Hori Toshikazu. Smart antenna systems actualizing SDMA for future wireless communications // Proceedings of the International Symposium on Antennas and Propagation Japan / Citeseer. Vol. 4. 2000. Pp. 1485-1488.

24. Van Nee Richard, Jones VK, Awater Geert et al. The 802.11 n MIMO-OFDM standard for wireless LAN and beyond // Wireless Personal Communica-

tions. 2006. Vol. 37, no. 3. Pp. 445-453.

25. Ong Eng Hwee, Kneckt Jarkko, Alanen Olli et al. IEEE 802.11 ac: Enhancements for very high throughput WLANs // 2011 IEEE 22nd International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications / IEEE. 2011. Pp. 849-853.

26. Ding Zhiguo, Fan Pingzhi, Poor H Vincent. Impact of user pairing on 5G nonorthogonal multiple -access downlink transmissions // IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2015. Vol. 65, no. 8. Pp. 6010-6023.

27. Islam SM Riazul, Avazov Nurilla, Dobre Octavia A, Kwak Kyung-Sup. Power-domain non-orthogonal multiple access (NOMA) in 5G systems: Potentials and challenges // IEEE Commun. Surveys Tuts. 2017. — Secondquarter. Vol. 19, no. 2. Pp. 721-742.

28. 5G radio access: Requirements, concept and technologies // White Paper, Jul. 2014.

29. Tao Yunzheng, Liu Long, Liu Shang, Zhang Zhi. A survey: Several technologies of non-orthogonal transmission for 5G // China communications. 2015. Vol. 12, no. 10. Pp. 1-15.

30. Rappaport Theodore S et al. Wireless communications: principles and practice. prentice hall PTR New Jersey, 1996. Vol. 2.

31. Meredith John M. Study on downlink multiuser superposition transmission for LTE // TSG RAN Meeting. Vol. 67. 2015.

32. Gerasin Ilya, Krasilov Artem, Khorov Evgeny. Flexible multiplexing of grant-free URLLC and eMBB in uplink // 2020 IEEE 31st Annual International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications / IEEE. 2020. Pp. 1-6.

33. Zhang Liang, Li Wei, Wu Yiyan et al. Layered-division-multiplexing: Theory and practice // IEEE Transactions on Broadcasting. 2016. Vol. 62, no. 1. Pp. 216-232.

34. Benjebbour A., Saito K., Li A. et al. Non-orthogonal multiple access (NOMA): Concept, performance evaluation and experimental trials // 2015 International Conference on Wireless Networks and Mobile Communications (WINCOM). 2015.— Oct. Pp. 1-6.

35. Benjebbour Anass, Li Anxin, Saito Keisuke et al. NOMA: From concept to standardization // 2015 IEEE conference on standards for communications and networking (CSCN) / IEEE. 2015. Pp. 18-23.

36. Saito Yuya, Benjebbour Anass, Kishiyama Yoshihisa, Nakamura Takehiro. System-Level Performance Evaluation of Downlink Non-orthogonal Multiple Access (NOMA) // 2013 IEEE 24th International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications: Fundamentals and PHY Track. 2013. —Sept. Pp. 611-615.

37. Saito Yuya, Benjebbour Anass, Kishiyama Yoshihisa, Nakamura Takehiro. System-level performance of downlink non-orthogonal multiple access (NO-MA) under various environments // 2015 IEEE 81st vehicular technology conference (VTC Spring) / IEEE. 2015. Pp. 1-5.

38. Saito Keisuke, Benjebbour Anass, Harada Atsushi et al. Link-level performance of downlink NOMA with SIC receiver considering error vector magnitude // 2015 IEEE 81st Vehicular Technology Conference (VTC Spring) / IEEE. 2015. Pp. 1-5.

39. Saito Keisuke, Benjebbour Anass, Kishiyama Yoshihisa et al. Performance and design of SIC receiver for downlink NOMA with open-loop SU-MI-MO // 2015 IEEE International Conference on Communication Workshop (ICCW) / IEEE. 2015. Pp. 1161-1165.

40. Lu Lei, Chen Yan, Guo Wenting et al. Prototype for 5G new air interface technology SCMA and performance evaluation // China Communications. 2015. Vol. 12, no. Supplement. Pp. 38-48.

41. Anwar Asim, Seet Boon-Chong, Hasan Muhammad Amish, Li Xue Jun. A

survey on application of non-orthogonal multiple access to different wireless networks // Electronics. 2019. Vol. 8, no. 11. P. 1355.

42. Vaezi Mojtaba, Schober Robert, Ding Zhiguo, Poor H Vincent. Non-orthogonal multiple access: Common myths and critical questions // IEEE Wireless Communications. 2019. Vol. 26, no. 5. Pp. 174-180.

43. Shahab Muhammad Basit, Abbas Rana, Shirvanimoghaddam Mahyar, Johnson Sarah J. Grant-free non-orthogonal multiple access for IoT: A survey // IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2020. Vol. 22, no. 3. Pp. 1805-1838.

44. Wei Zhiqiang, Yuan Jinhong, Ng Derrick Wing Kwan et al. A survey of downlink non-orthogonal multiple access for 5G wireless communication networks // arXiv preprint arXiv:1609.01856. 2016.

45. Tomida Shun, Higuchi Kenichi. Non-orthogonal access with SIC in cellular downlink for user fairness enhancement // 2011 International symposium on intelligent signal processing and communications systems (ISPACS) / IEEE. 2011. Pp. 1-6.

46. Saito Yuya, Kishiyama Yoshihisa, Benjebbour Anass et al. Non-orthogonal multiple access (NOMA) for cellular future radio access // 2013 IEEE 77th Vehicular Technology Conference (VTC Spring). 2013.— June. Pp. 1-5.

47. Higuchi Kenichi, Kishiyama Yoshihisa. Non-orthogonal access with random beamforming and intra-beam SIC for cellular MIMO downlink // 2013 IEEE 78th Vehicular Technology Conference (VTC Fall) / IEEE. 2013. Pp. 1-5.

48. Higuchi K, Kishiyama Y. Non-orthogonal access with successive interference cancellation for future radio access // APWCS2012. 2012. Vol. 8.

49. Li A, Harada A, Kayama H. Investigation on low complexity power assignment method and performance gain of non-orthogonal multiple access systems // IEICE trans. Fundamentals. 2014. Vol. 97, no. 1.

50. Benjebbovu Anass, Li Anxin, Saito Yuya et al. System-level performance

of downlink NOMA for future LTE enhancements // 2013 IEEE Globecom Workshops (GC Wkshps) / IEEE. 2013. Pp. 66-70.

51. Wang Lele, §asoglu Eren, Bandemer Bernd, Kim Young-Han. A comparison of superposition coding schemes // 2013 IEEE International Symposium on Information Theory / IEEE. 2013. Pp. 2970-2974.

52. Zhang Rong, Hanzo Lajos. A unified treatment of superposition coding aided communications: Theory and practice // IEEE communications surveys & tutorials. 2010. Vol. 13, no. 3. Pp. 503-520.

53. Zafar Ammar, Shaqfeh Mohammad, Alouini Mohamed-Slim, Alnuweiri Hussein. On multiple users scheduling using superposition coding over Rayleigh fading channels // IEEE Communications Letters. 2013. Vol. 17, no. 4. Pp. 733-736.

54. Cover Thomas. Broadcast channels // IEEE Transactions on Information Theory. 1972. Vol. 18, no. 1. Pp. 2-14.

55. Li Li, Alimi Richard, Ramjee Ramachandran et al. Superposition coding for wireless mesh networks // Proceedings of the 13th annual ACM international conference on Mobile computing and networking. 2007. Pp. 330-333.

56. Liu Fei, Mahonen Petri, Petrova Marina. Proportional fairness-based user pairing and power allocation for non-orthogonal multiple access // 2015 IEEE 26th annual international symposium on personal, indoor, and mobile radio communications (PIMRC) / IEEE. 2015. Pp. 1127-1131.

57. Симонина ОА, Цанк ВВ. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗАЩИТНОГО ИНТЕРВАЛА НА ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА В СЕТЯХ WI-FI // Труды учебных заведений связи. 2019. Т. 5, № 1.

58. Press William H, Teukolsky Saul A, Vetterling William T, Flannery Brian P. Section 22.3. Gray Codes // Numerical Recipes: The Art of Scientific Computing. 2007. Pp. 1166-1168.

59. Buehrer R Michael. Equal BER performance in linear successive interference

cancellation for CDMA systems // IEEE Transactions on Communications. 2001. Vol. 49, no. 7. Pp. 1250-1258.

60. Miridakis Nikolaos I, Vergados Dimitrios D. A survey on the successive interference cancellation performance for single-antenna and multiple-antenna OFDM systems // IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2012. Vol. 15, no. 1. Pp. 312-335.

61. Wildemeersch Matthias, Quek Tony QS, Kountouris Marios et al. Successive interference cancellation in heterogeneous networks // IEEE transactions on communications. 2014. Vol. 62, no. 12. Pp. 4440-4453.

62. Higuchi K., Kishiyama Y. Non-Orthogonal Access with Random Beamform-ing and Intra-Beam SIC for Cellular MIMO Downlink // 2013 IEEE 78th Vehicular Technology Conference (VTC Fall). 2013. —Sept. Pp. 1-5.

63. Liu F., Petrova M. Performance of Proportional Fair Scheduling for Downlink PD-NOMA Networks // IEEE Transactions on Wireless Communications. 2018. —Oct. Vol. 17, no. 10. Pp. 7027-7039.

64. Khorov Evgeny, Loginov Vyacheslav, Lyakhov Andrey. Several EDCA parameter sets for improving channel access in IEEE 802.11 ax networks // 2016 International Symposium on Wireless Communication Systems (ISWCS) / IEEE. 2016. Pp. 419-423.

65. Wang Q., Zhang R., Yang L., Hanzo L. Non-Orthogonal Multiple Access: A Unified Perspective // IEEE Wireless Communications. 2018.— April. Vol. 25, no. 2. Pp. 10-16.

66. Liu Yuanwei, Qin Zhijin, Elkashlan Maged et al. Non-orthogonal multiple access for 5G and beyond // Proceedings of the IEEE. 2017. Vol. 105, no. 12. Pp. 2347-2381.

67. Zyablov VV, Potapov VG. Signal-code constructions for conflict-free wireless networks // Journal of Communications Technology and Electronics. 2017. Vol. 62, no. 6. Pp. 704-712.

68. Krouk Evgenii, Semenov Sergei. Modulation and coding techniques in wireless communications. John Wiley & Sons, 2011.

69. Ping Li, Liu Lihai, Wu Keying, Leung Wai Kong. Interleave division multiple -access // IEEE transactions on wireless communications. 2006. Vol. 5, no. 4. Pp. 938-947.

70. Hoshyar Reza, Wathan Ferry P, Tafazolli Rahim. Novel low-density signature for synchronous CDMA systems over AWGN channel // IEEE Transactions on Signal Processing. 2008. Vol. 56, no. 4. Pp. 1616-1626.

71. Yuan Zhifeng, Yu Guanghui, Li Weimin et al. Multi-user shared access for internet of things // 2016 IEEE 83rd Vehicular Technology Conference (VTC Spring) / IEEE. 2016. Pp. 1-5.

72. Cao Yiqing, Sun Haitong, Soriaga Joseph, Ji Tingfang. Resource spread multiple access- A novel transmission scheme for 5G uplink // 2017 IEEE 86th Vehicular Technology Conference (VTC-Fall) / IEEE. 2017. Pp. 1-5.

73. Nikopour Hosein, Baligh Hadi. Sparse code multiple access // 2013 IEEE 24th Annual International Symposium on Personal, Indoor, and Mobile Radio Communications (PIMRC) / IEEE. 2013. Pp. 332-336.

74. Mazzini Gianluca. Power division multiple access // ICUPC'98. IEEE 1998 International Conference on Universal Personal Communications. Conference Proceedings (Cat. No. 98TH8384) / IEEE. Vol. 1. 1998. Pp. 543-546.

75. Verdu Sergio. Minimum probability of error for asynchronous Gaussian multiple -access channels // IEEE transactions on information theory. 1986. Vol. 32, no. 1. Pp. 85-96.

76. Benjebbour A., Saito Y., Kishiyama Y. et al. Concept and practical considerations of non-orthogonal multiple access (NOMA) for future radio access // 2013 International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication Systems. 2013. —Nov. Pp. 770-774.

77. Kimy Beomju, Lim Sungmook, Kim Hyungjong et al. Non-orthogonal mul-

tiple access in a downlink multiuser beamforming system // MILCOM 2013-2013 IEEE Military Communications Conference / IEEE. 2013. Pp. 1278-1283.

78. Стефанюк Вадим Львович, Цетлин Михаил Львович. О регулировке мощности в коллективе радиостанций // Проблемы передачи информации. 1967. Т. 3, № 4. С. 49-57.

79. Li Kaihan, Benkhelifa Fatma, McCann Julie. Resource allocation for non-orthogonal multiple access (NOMA) enabled LPWA networks // 2019 IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM) / IEEE. 2019. Pp. 1-6.

80. Bankov Dmitry, Khorov Evgeny, Lyakhov Andrey. On the limits of Lo-RaWAN channel access // 2016 International Conference on Engineering and Telecommunication (EnT) / IEEE. 2016. Pp. 10-14.

81. Shirvanimoghaddam Mahyar, Dohler Mischa, Johnson Sarah J. Massive non-orthogonal multiple access for cellular IoT: Potentials and limitations // IEEE Communications Magazine. 2017. Vol. 55, no. 9. Pp. 55-61.

82. Dmitriev AS, Lasarev VA, Gerasimov MI, Ryzhov AI. Ultrawideband wireless body-area sensor networks // Journal of Communications Technology and Electronics. 2013. Vol. 58, no. 12. Pp. 1113-1122.

83. Abbas Rana, Huang Tao, Shahab Basit et al. Grant-free non-orthogonal multiple access: A key enabler for 6G-IoT // arXiv preprint arXiv:2003.10257. 2020.

84. Ferre Guillaume, Laporte-Fauret Baptiste, Temim Mohamed Amine Ben. A Downlink Non Orthogonal Multiple Access for Chirp Spread Spectrum Communications // 2020 IEEE Latin-American Conference on Communications (LATINCOM) / IEEE. 2020. Pp. 1-6.

85. Shin Kyung-Seop, Jo Ohyun. Joint scheduling and power allocation using non-orthogonal multiple access in directional beam-based WLAN systems //

IEEE Wireless Communications Letters. 2017. Vol. 6, no. 4. Pp. 482-485.

86. Uddin Md. Forkan. Throughput performance of NOMA in WLANs with a CSMA MAC protocol // Wireless Networks. 2019. —Aug. Vol. 25, no. 6. Pp. 3365-3384.

87. Бакулин МГ, Крейнделин ВБ, Панкратов ДЮ, Степанова АГ. Новый подход к задачам MIMO-детектирования и многопользовательской демодуляции // Информационные процессы. 2021. Т. 21, № 2. С. 93-107.

88. Shannon Claude Elwood. Communication in the presence of noise // Proceedings of the IRE. 1949. Vol. 37, no. 1. Pp. 10-21.

89. Angjo Joana, Tuncer Mehmet Mert, Akertek Ege et al. On the Channel Estimation Performance of NOMA Systems: Experimental Implementation of Real-Time Downlink NOMA-OFDM // 2020 IEEE International Black Sea Conference on Communications and Networking (BlackSeaCom) / IEEE. 2020. Pp. 1-6.

90. Chen C., Zhong W., Yang H. et al. Flexible-Rate SIC-Free NOMA for Downlink VLC Based on Constellation Partitioning Coding // IEEE Wireless Communications Letters. 2019. —April. Vol. 8, no. 2. Pp. 568-571.

91. Benjebbour Anass, Saito Keisuke, Kishiyama Yoshihisa. Experimental Trials on Non-Orthogonal Multiple Access // Ed. by M. Vaezi, Z. Ding, H. V. Poor. Cham: Springer International Publishing, 2019.— Jan. Pp. 587-607.

92. Li Haoyue, Huang Zhitong, Xiao Yu et al. Solution for error propagation in a NOMA-based VLC network: symmetric superposition coding // Opt. Express. 2017. —Nov. Vol. 25, no. 24. Pp. 29856-29863.

93. Sangdeh Pedram Kheirkhah, Pirayesh Hossein, Yan Qiben et al. A practical downlink NOMA scheme for wireless LANs // IEEE Transactions on Communications. 2020. Vol. 68, no. 4. Pp. 2236-2250.

94. Shieh S., Lin C., Huang Y., Wang C. On Gray Labeling for Downlink Non-Orthogonal Multiple Access Without SIC // IEEE Commun. Lett.

2016.— Sept. Vol. 20, no. 9. Pp. 1721-1724.

95. Suh Junghoon, Aboul-Magd Osama, Jia Jia, Au Edward. SOMA for EHT // Doc: IEEE 802.11-18/1462r0. 2018.

96. Sharma Naresh, Papadias Constantinos B. Improved quasi-orthogonal codes through constellation rotation // IEEE Transactions on Communications. 2003. Vol. 51, no. 3. Pp. 332-335.

97. Alberge Florence. Constellation design with deep learning for downlink non-orthogonal multiple access // 2018 IEEE 29th Annual International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIM-RC) / IEEE. 2018.

98. Zhang J., Wang X., Hasegawa T., Kubo T. Downlink Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) Constellation Rotation. 2016.— Sep.

99. Hidalgo-Monsalve D, Medina-Delgado B, Guevara-Ibarra D et al. Compensation of frequency mismatch between transmitter and receiver local oscillators to enhance 5G-based radio-over-fiber transmissions // Journal of Physics: Conference Series / IOP Publishing. Vol. 1708. 2020. P. 012020.

100. Bankov Dmitry, Khorov Evgeny, Lyakhov Andrey, Schelstraete Sigurd. Beacons in dense Wi-Fi networks: How to befriend with neighbors in the 5G world? // 2016 IEEE 17th International Symposium on A World of Wireless, Mobile and Multimedia Networks (WoWMoM) / IEEE. 2016. Pp. 1-6.

101. Schenk Tim. RF imperfections in high-rate wireless systems: impact and digital compensation. Springer Science & Business Media, 2008.

102. Kiselnikov Andrei E, Dubov Mikhail A, Priorov Andrei L. Distortion Types Separation of QAM-16 Signal // Advances in Signal Processing. Springer, Cham, 2020. Pp. 45-60.

103. Kayhan Farbod, Montorsi Guido. Constellation design for channels affected by phase noise. 2013. Pp. 3154-3158.

104. Yang Li, Xu Shuzheng, Yang Huazhong. Design of circular signal constella-

tions in the presence of phase noise. 2008. Pp. 1-8.

105. Khanzadi M Reza, Kuylenstierna Dan, Panahi Ashkan et al. Calculation of the performance of communication systems from measured oscillator phase noise // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers. 2014. Vol. 61, no. 5. Pp. 1553-1565.

106. Boulogeorgos Alexandros-Apostolos A, Chatzidiamantis Nestor D, Karagian-nidis George K. Non-Orthogonal Multiple Access in the Presence of Phase Noise // IEEE Communications Letters. 2020. Vol. 24, no. 5. Pp. 1133-1137.

107. National Instruments. Device Specifications NI USRP-2944R, 2016.

108. LabVIEW Communications 802.11 Application Framework 2.5 Manual - National Instruments. https://download.ni.com/evaluation/ labview/appframework/802.11AFW_Manual_ver_2.5.pdf. (Accessed on 07/02/2021).

109. LabVIEW Communications System Design Suite 5.0 Manual - LabVIEW Communications System Design Suite 5.0 Manual - National Instruments. https://www.ni.com/documentation/en/labview-comms/ latest/manual/manual-overview/. (Accessed on 07/02/2021).

110. Kodosky Jeffrey. LabVIEW // Proceedings of the ACM on Programming Languages. 2020. Vol. 4, no. HOPL. Pp. 1-54.

111. IEEE Computer Society LAN MAN Standards Committee and others. Part 11: Wireless LAN medium access control (MAC) and physical layer (PHY) specifications: High-speed physical layer in the 5GHz band // IEEE std 802.11 a-1999. 1999.

112. IEEE Computer Society LAN MAN Standards Committee and others. Part 11: Wireless LAN medium access control (MAC) and physical layer (PHY) specifications: Amendment 4: Enhancements for Very High Throughput for Operation in Bands below 6 GHz // IEEE std 802.11 ac-2013. 2013.

113. UBX_Data_Sheet.pdf. https://www.ettus.com/wp-content/uploads/

2020/09/UBX_Data_Sheet.pdf. (Accessed on 07/02/2021).

114. Tran Tham, Prokopchuk Mikhail, Dvorkovich Alexander. Study of channel response estimation method based on theory of optimum noise immunity // 2019 International Conference on Engineering and Telecommunication (EnT) / IEEE. 2019. Pp. 1-4.

115. Lamping Ulf, Warnicke Ed. Wireshark user's guide // Interface. 2004. Vol. 4, no. 6. P. 1.

116. Vishnevsky Vladimir, Lyakhov Andrey. 802.11 LANs: saturation throughput in the presence of noise // International Conference on Research in Networking / Springer. 2002. Pp. 1008-1019.

117. Henderson Thomas R, Lacage Mathieu, Riley George F et al. Network simulations with the ns-3 simulator // SIGCOMM demonstration. 2008. Vol. 14, no. 14. P. 527.

118. Jaeckel Stephan, Raschkowski Leszek, Borner Kai, Thiele Lars. QuaDRiGa: A 3-D multi-cell channel model with time evolution for enabling virtual field trials // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2014. Vol. 62, no. 6. Pp. 3242-3256.

119. Jacob Martin, Priebe Sebastian, Maltsev Alexander et al. A ray tracing based stochastic human blockage model for the IEEE 802.11 ad 60 GHz channel model // Proceedings of the 5th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP) / IEEE. 2011. Pp. 3084-3088.

120. Jaeckel Stephana, Raschkowski Leszek, Burkhardt Frank, Thiele Lars. Efficient sum-of-sinusoids-based spatial consistency for the 3GPP new-radio channel model // 2018 IEEE Globecom Workshops (GC Wkshps) / IEEE. 2018. Pp. 1-7.

121. Layland Robin. Understanding Wi-Fi Performance // Business Communications Review. 2004. Vol. 34, no. 3. Pp. 34-37.

122. Куреев А. A., Левицкий И. А., Хоров Е. М. Система неортогонального

множественного доступа для передачи данных в Wi-Fi сетях. Заявка №2019126541, Декабрь, 2019.

Приложение А Акты о внедрении результатов диссертации

АКТ

о внедрении теоретических и практических результатов диссертационной работы Куреева A.A.

«Разработка и исследование методов передачи данных в нисходящем канале сетей Wi-Fi с помощью неортогонального множественного доступа», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук, при разработке НИР, проводимых ИППИ РАН

Теоретические и практические результаты диссертационной работы Куреева A.A. «Разработка и исследование методов передачи данных в нисходящем канале сетей Wi-Fi с помощью неортогонального множественного доступа», а именно: 1) разработанный формат кадра для использования неортогонального множественного доступа в нисходящем канале сетей Wi-Fi; 2) разработанный механизм доступа к каналу для использования неортогонального множественного доступа в нисходящем канале сетей Wi-Fi; 3) алгоритм поворота сигнального созвездия вложенного кадра в зависимости от используемой сигнально-кодовой конструкции для использования неортогонального множественного доступа в нисходящем канале сетей Wi-Fi; 4) методы приема и передачи сигнала для использования неортогонального множественного доступа в нисходящем канале сетей Wi-Fi - были использованы в рамках выполнения НИР по следующим проектам:

- Мегагрант Правительства Российской Федерации «Облачные беспроводные сети пятого и последующих поколений» (договор № I4.W03.31.0019);

- Индустриальный проект «Исследование неортогонального множественного доступа в сетях Wi-Fi» 2019-2020 гг.

ОТ- М £0£ /

Директор ИППИ РАН

А.Н. Соболевский

УТВЕРЖДАЮ

;.ектор по научной работе и ммам шзвития, к.ф.-м.н.

Багаы В. А. 2021 г.

АКТ

об использовании теоретических и практических результатов диссертационной работы Куреева A.A. «Разработка и исследование методов передачи данных в нисходящем канале сетей Wi-Fi с помощью неортогонального множественного доступа», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук, в учебном процессе на базовой кафедре проблем передачи

информации и анализа данных МФТИ

В рамках дисциплин «Основы телекоммуникационных технологий» и «Моделирование современных систем связи», которые читаются студентам магистратуры и бакалавриата МФТИ на базовой кафедре проблем передачи информации и анализа данных МФТИ, использованы теоретические и практические результаты диссертационной работы Куреева A.A. «Разработка и исследование методов передачи данных в нисходящем канале сетей Wi-Fi с помощью неортогонального множественного доступа». Среди них: построенный прототип приемопередающего устройства, использующего неортогональный множественный доступ в нисходящем канале сетей Wi-Fi, аналитическая модель приема сигнала, переданного с помощью неортогонального множественного доступа в нисходящем канале сетей Wi-Fi.

Зав. кафедрой проблем передачи информации и анализа данных , У А.II. Соболевский