水中光学通信のためのNOMAに基づく複数ビームスペース部門アクセスにおけるパワー配分に関する研究

水中光学通信（UWOC）のためのマルチビームアクセスシステムのさまざまなユーザーの伝送要件を満たすために、このホワイトペーパーでは、新しいマルチビームスペース分割多重アクセス（MB-SDMA）システムを提案しています。半球LEDアレイ。さまざまなビームのシステムのアクセスユーザーは、単一のビームを持つユーザーと複数のビームを持つユーザーの2つのカテゴリに分割されます。また、シングルビームと複数のビームアクセス、特にエッジユーザーのQoS、およびすべてのユーザーの公平性を保証するパワー配分アルゴリズムも提案します。特定の光発光ダイオード（LED）の排出パワーの制約の下での配電分布の最適化モデルは、2つのシナリオに対して確立され、ユーザーQoSがEdgeユーザーのQoSと公正なユーザー向けのMax-Min公平性を保証します。Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件と二等分法を使用して、最適化モデルの2つのタイプのユーザーの最適なパワー割り当て式を取得します。シミュレーションを通じて、提案されているユーザー分類およびパワー割り当て方法により、EdgeユーザーのQOSを確保する前提で公正なユーザーの公平性が確保できることを確認します。同時に、ユーザーの数が最小レートの改善に影響を与えることを知っています。また、非正所多数のアクセス（NOMA）システムのスループットは、従来の直交断孔マルチアクセス（OMA）システムと比較して大幅に改善されています。

To meet the transmission requirements of different users in a multiple-beam access system for underwater optical communication (UWOC), this paper proposes a novel multiple-beam space division multiple access (MB-SDMA) system by utilizing a directional radiation communication beam of the hemispherical LED arrays. The system's access users in the different beams are divided into two categories: the users with a single beam and the users with multiple beams. We also propose a power allocation algorithm that guarantees the quality of service (QoS) for single beam and multiple beam access, especially the QoS for edge users, and fairness for all users. An optimization model of power distribution under the constraints of specific light-emitting diode (LED) emission power is established for two scenarios, which ensure the user QoS for edge users and the max-min fairness for fair users. Using the Karush-Kuhn-Tucker (KKT) condition and the bisection method, we obtain the optimal power allocation expression for the two types of users in the optimization model. Through simulation, we verify that the proposed user classification and power allocation method can ensure the fairness of fair users on the premise of ensuring the QoS of edge users. At the same time, we know that the number of users will affect the improvement of the minimum rate, and the throughput of the non-orthogonal multiple access (NOMA) system is greatly improved compared with the traditional orthogonal multiple access (OMA) systems.