Неортогональный множественный доступ в Wi-Fi

Неортогональный множественный доступ (NOMA) — это технология, позволяющая передатчику обслуживать множество приемников, используя одни и те же временно-частотные ресурсы. Передатчик может использовать суперпозиционное кодирование (SC) для одновременной трансляции нескольких сигналов. Приемники применяют последовательное подавление помех (SIC) — механизм, позволяющий выделить свой сигнал из наложенной суперпозиции. Этот принцип применим и к Wi-Fi. Важно отметить, что Wi-Fi передатчику с NOMA не требуется наличие нескольких антенн, в отличие от других технологий повторного использования временно-частотных ресурсов.

Идея NOMA не нова: существует множество теоретических работ, посвященных этой теме, особенно в контексте сотовых сетей 5G. Однако исследований NOMA в Wi-Fi, особенно экспериментальных, крайне мало. Члены лаборатории WNL внесли значительный вклад в эту область, разработав и реализовав первый в мире прототип Wi-Fi с NOMA на базе программно-определяемого радио USRP 2944R.

Реализация прототипа включает модификации как физического уровня, так и уровня управления доступом к среде (MAC) в существующем Wi-Fi. Эти изменения спроектированы таким образом, чтобы не нарушать работу существующих устройств. Более того, один из компонентов NOMA-передачи может быть адресован к стандартному Wi-Fi-устройству, например современному ноутбуку или смартфону. Такая обратная совместимость прототипа является важной особенностью для сетей, где присутствуют устройства различных поколений.

WNL не только реализовала NOMA, но и улучшила ее с помощью усовершенствованного механизма суперпозиции. Симметричная суперпозиция сигналов обеспечивает лучшую устойчивость к шуму и позволяет использовать новый предложенный алгоритм выделения сигналов — параллельное подавление демаппинга (PCD). PCD работает значительно быстрее, чем SIC, проще в реализации и лишен главного недостатка SIC — распространения ошибок.

Первая версия прототипа была представлена на IEEE PIMRC 2018.

Список актуальных публикаций:


      2024
    1. Evgeny Khorov, Aleksei Kureev, Ilya Levitsky , Sergei Tutelian. Precoder for Proportional Fair Resource Allocation in Downlink NOMA-MIMO Systems. //Lecture Notes in Computer Science, Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-031-50482-2_39.
    2. Evgeny Khorov, Aleksei Kureev, Kirill Glinsky, Roman Zlobin. Wi-Fi Receiver with Smoothed Equalization for Reliable Reception of Non-orthogonal Streams. //2024 IEEE International Black Sea Conference on Communications and Networking (BlackSeaCom). – IEEE, 2024. – С. 348-351. https://doi.org/10.1109/BlackSeaCom61746.2024.10646288.

      3. 2023
    3. Evgeny Khorov, Aleksei Kureev, Ilya Levitsky , Sergei Tutelian. Semi-orthogonal Precoder for Improving Throughput and Fairness in Downlink NOMA-MIMO Systems. //International Conference on Distributed Computer and Communication Networks (DCCN), 2023.

      4. 2022
    4. Evgeny Khorov, Aleksei Kureev, Roman Zlobin. Receiver Design and Frame Format for Uplink NOMA in Wi-Fi. //IEEE INFOCOM 2022-IEEE Conference on Computer Communications Workshops (INFOCOM WKSHPS). – IEEE, 2022. – С. 1-2. https://doi.org/10.1109/INFOCOMWKSHPS54753.2022.9797985.
    5. Evgeny Khorov, Aleksei Kureev, Ilya Levitsky , Ian F. Akyildiz. A Phase Noise Resistant Constellation Rotation Method and its Experimental Validation for NOMA Wi-Fi. //IEEE Journal on Selected Areas in Communications. – 2022. – Т. 40. – №. 4. – С. 1346-1354. https://doi.org/10.1109/JSAC.2022.3143236.
    6. Evgeny Khorov, Sergei Tutelian. Joint Usage of OFDMA and NOMA for Uplink Transmissions in Wi-Fi Networks. //Journal of Communications Technology and Electronics. – 2022. – Т. 67. – №. Suppl 2. – С. S222-S232. https://doi.org/10.1134/S1064226922140108.

      7. 2021
    7. Evgeny Khorov, Aleksei Kureev, Andrey Lyakhov, Grigory Korolev. Enabling Synchronous Uplink NOMA in Wi-Fi Networks. //2021 International Conference Engineering and Telecommunication (En&T). – IEEE, 2021. – С. 1-5. https://doi.org/10.1109/EnT50460.2021.9681799.

      8. 2020
    8. Evgeny Khorov, Aleksei Kureev, Ilya Levitsky , Ian F. Akyildiz. Prototyping and Experimental Study of Non-Orthogonal Multiple Access in Wi-Fi Networks. IEEE Networks, 2020. (Pioneering prototype).
    9. Evgeny Khorov, Aleksei Kureev, Ilya Levitsky , Ian F. Akyildiz. Prototyping NOMA Constellation Rotation in Wi-Fi. In proc. of INFOCOM 2020, Virtual Conference, 6-9 July, 2020.