論文の概要: Non-Orthogonal Multiple-Access for Coherent-State Optical Quantum Communications Under Lossy Photon Channels
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.06739v1
- Date: Sun, 07 Dec 2025 09:04:36 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-09 22:03:54.499946
- Title: Non-Orthogonal Multiple-Access for Coherent-State Optical Quantum Communications Under Lossy Photon Channels
- Title（参考訳）: 損失光子チャネル下でのコヒーレント状態光量子通信のための非直交多重高速化
- Authors: Zhichao Dong, Xiaolin Zhou, Yongkang Chen, Wei Ni, Ekram Hossain, Xin Wang,
- Abstract要約: コヒーレント状態は光量子通信(OQC)においてますます検討されている。
非直交多重アクセス(NOMA)は、自然にマルチユーザOQCの実装に寄与する。
アップリンクNOMA-OQCシステムのためのSICベースのケネディ受信機を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 25.84912154480585
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Coherent states have been increasingly considered in optical quantum communications (OQCs). With the inherent non-orthogonality of coherent states, non-orthogonal multiple-access (NOMA) naturally lends itself to the implementation of multi-user OQC. However, this remains unexplored in the literature. This paper proposes a novel successive interference cancellation (SIC)-based Kennedy receiver for uplink NOMA-OQC systems, along with a new approach for power allocation of the coherent states emitted by users. The key idea is to rigorously derive the asymptotic sum-rate of the considered systems, taking into account the impact of atmospheric turbulence, background noise, and lossy photon channel. With the asymptotic sum-rate, we optimize the average number of photons (or powers) of the coherent states emitted by the users. Variable substitution and successive convex approximation (SCA) are employed to convexify and maximize the asymptotic sum-rate iteratively. A new coherent-state power allocation algorithm is developed for a small-to-medium number of users. We further develop its low-complexity variant using adaptive importance sampling, which is suitable for scenarios with a medium-to-large number of users. Simulations demonstrate that our algorithms significantly enhance the sum-rate of uplink NOMA-OQC systems using coherent states by over 20\%, compared to their alternatives.
- Abstract（参考訳）: コヒーレント状態は光量子通信(OQC)においてますます検討されている。
コヒーレント状態の非直交性により、非直交多重アクセス(NOMA)は自然にマルチユーザOQCの実装に寄与する。
しかし、このことは文献に残っていない。
本稿では,NOMA-OQCをアップリンクするためのSICベースのケネディ受信機と,ユーザが出力するコヒーレントな状態の電力配分手法を提案する。
鍵となる考え方は、大気の乱流、背景雑音、損失光子チャネルの影響を考慮して、考慮されたシステムの漸近的な総和率を厳格に導き出すことである。
漸近的な総和率を用いて、ユーザによって放出されるコヒーレント状態の平均光子(またはパワー)数を最適化する。
可変置換および連続凸近似(SCA)を用いて、漸近的な総和レートを反復的に凸化し、最大化する。
少数のユーザに対して新しいコヒーレント状態の電力割当アルゴリズムを開発した。
適応的重要度サンプリング(Adaptive importance sample)を用いて,中～大規模ユーザを対象とするシナリオに適した低複雑度変種をさらに発展させる。
シミュレーションにより,コヒーレント状態を用いたアップリンクNOMA-OQCシステムの総和率を,その代替法と比較して20倍以上向上することが示された。
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