The combination between non-orthogonal multiple access (NOMA) and hybrid automatic repeat request (HARQ) is capable of realizing ultra-reliability, high throughput and many concurrent connections particularly for emerging communication systems. This paper focuses on characterizing the asymptotic scaling law of the outage probability of HARQ-aided NOMA systems with respect to the transmit power, i.e., diversity order. The analysis of diversity order is carried out for three basic types of HARQ-aided downlink NOMA systems, including Type I HARQ, HARQ with chase combining (HARQ-CC) and HARQ with incremental redundancy (HARQ-IR). The diversity orders of three HARQ-aided downlink NOMA systems are derived in closed-form, where an integration domain partition trick is developed to obtain the bounds of the outage probability specially for HARQ-CC and HARQ-IR-aided NOMA systems. The analytical results show that the diversity order is a decreasing step function of transmission rate, and full time diversity can only be achieved under a sufficiently low transmission rate. It is also revealed that HARQ-IR-aided NOMA systems have the largest diversity order, followed by HARQ-CC-aided and then Type I HARQ-aided NOMA systems. Additionally, the users' diversity orders follow a descending order according to their respective average channel gains. Furthermore, we expand discussions on the cases of power-efficient transmissions and imperfect channel state information (CSI). Monte Carlo simulations finally confirm our analysis.


翻译:非垂直多重存取(NOMA)和混合自动重复请求(HARQ)的组合,能够实现超可靠性、高输送量和许多同时连接,特别是对新兴通信系统而言。本文件侧重于说明HARQ辅助的NOMA系统在传输能力(即多样性秩序)方面失灵概率的无线缩放法。对由HARQ辅助的下行连接诺MA系统三种基本类型系统的多样性订单进行了分析,包括I型HARQ、HARQ与追逐合并(HARQ-CC)和HARQ与增量重复连接(HARQ-IR),三个HARQ辅助下行连接的NOMA系统的多样性订单以封闭形式产生,在其中开发了集成域分配技巧,以获得特别为HARQCC和HARQ辅助的断流通概率。分析结果显示,多样性是传输速度下降,完全多样化只能在足够低的传输速度下实现(HARQ-Q)的传输速度下运行率分析(HARQ-IMA系统),最后显示,SAR-IMA的排序跟踪系统(IMQ)。

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