Both non-orthogonal multiple access (NOMA), which can serve multiple users simultaneously and on the same frequency, and cognitive radio (CR) can contribute to eliminating the spectrum scarcity problem. In this work, an uplink CR-based NOMA (CR-NOMA) system, which is equipped with multiple users and a base station with a multi-antenna, is proposed to improve spectral efficiency. By considering the users' quality of service (QoS), the system performance of successive interference cancellation (SIC) is investigated in this system. Two different antenna and secondary user selection algorithms are proposed to improve the outage performance and retard the effect of the error floor. The multi-antenna CR-NOMA with QoS-based SIC system outperforms conventional channel state information (CSI)-based SIC. In addition, it is shown that the outage performance of this system on both proposed algorithms is better than in the case of not using the algorithm. The closed-form outage probability expression of this system for the suboptimal joint antenna and user selection algorithm is derived. Furthermore, when the proposed algorithms are not used, the closed-form expression of the outage probability for this system with a single-antenna base station is derived. Extensive simulation results verify the accuracy of theoretical analyses.


翻译:非正交多址接入(NOMA)能够在相同频率上同时服务多个用户,而认知无线电(CR)同样有助于解决频谱稀缺问题。本文提出一种基于CR的上行NOMA(CR-NOMA)系统,该系统配备多用户及多天线基站,旨在提升频谱效率。通过考虑用户服务质量(QoS),研究了连续干扰消除(SIC)在该系统中的性能。为改善中断性能并抑制错误平层效应,提出了两种不同的天线与次用户选择算法。基于QoS-SIC的多天线CR-NOMA系统优于传统基于信道状态信息(CSI)的SIC系统。此外,结果表明,在两种所提算法下,该系统中断性能均优于未使用算法的情况。针对次优联合天线与用户选择算法,推导了该系统中断概率的闭式表达式。进一步地,当未使用所提算法时,推导了单天线基站下该系统中断概率的闭式表达式。大量仿真结果验证了理论分析的准确性。

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