Cooperativa de asignación de recursos para sistemas híbridos de MC-IoT alimentados por energía inalámbrica basados en NOMA-OMA con relés híbridos
Autores: Chen, Xu; Xu, Ding; Zhu, Hongbo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Cooperativa de asignación de recursos para sistemas híbridos de MC-IoT alimentados por energía inalámbrica basados en NOMA-OMA con relés híbridos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Enlace ascendente
Inalámbrico alimentado
Multicanal
Internet de las cosas
Relés híbridos
Protocolos cooperativos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 35
Citaciones: Sin citaciones
Este documento considera un sistema de Internet de las cosas (IoT) multicanal con alimentación inalámbrica en la banda ascendente con múltiples relés híbridos, cada uno sirve a un grupo de IoTDs alimentados de forma inalámbrica. Para coordinar la transferencia de energía inalámbrica de radiofrecuencia (RF-WPT) y la transferencia de información inalámbrica (WIT), se propusieron dos protocolos cooperativos que integran el acceso múltiple no ortogonal (NOMA) y el acceso múltiple ortogonal (OMA), a saber, el acceso múltiple híbrido NOMA-división de frecuencia múltiple (FDMA) y el acceso múltiple híbrido NOMA-división de tiempo múltiple (TDMA). Para ambos protocolos, investigamos problemas de asignación de recursos cooperativos y buscamos maximizar la cantidad de datos entregados por todos los IoTDs, sujeto a la restricción de potencia máxima de transmisión y la restricción de energía total consumible de los relés híbridos. El problema con el NOMA-FDMA híbrido se descompone primero en dos subproblemas, uno para la asignación de tiempo y potencia de cada relé híbrido y sus IoTDs asociados, y el otro para la asignación de canal entre ellos. Después de descubrir algunas propiedades de la solución óptima y realizar una serie de transformaciones, el primer subproblema se resuelve mediante la búsqueda de bisección y el método de dualidad de Lagrange, y el segundo subproblema se resuelve mediante el algoritmo de Kuhn-Munkres. El problema con el NOMA-TDMA híbrido se convierte primero en convexo mediante transformaciones adecuadas de variables y luego se resuelve mediante el método de dualidad de Lagrange. Proporcionamos extensas simulaciones para demostrar la superioridad de los esquemas propuestos. Se muestra que varios parámetros del sistema desempeñan un papel clave en la comparación del rendimiento de los dos esquemas.
Descripción
Este documento considera un sistema de Internet de las cosas (IoT) multicanal con alimentación inalámbrica en la banda ascendente con múltiples relés híbridos, cada uno sirve a un grupo de IoTDs alimentados de forma inalámbrica. Para coordinar la transferencia de energía inalámbrica de radiofrecuencia (RF-WPT) y la transferencia de información inalámbrica (WIT), se propusieron dos protocolos cooperativos que integran el acceso múltiple no ortogonal (NOMA) y el acceso múltiple ortogonal (OMA), a saber, el acceso múltiple híbrido NOMA-división de frecuencia múltiple (FDMA) y el acceso múltiple híbrido NOMA-división de tiempo múltiple (TDMA). Para ambos protocolos, investigamos problemas de asignación de recursos cooperativos y buscamos maximizar la cantidad de datos entregados por todos los IoTDs, sujeto a la restricción de potencia máxima de transmisión y la restricción de energía total consumible de los relés híbridos. El problema con el NOMA-FDMA híbrido se descompone primero en dos subproblemas, uno para la asignación de tiempo y potencia de cada relé híbrido y sus IoTDs asociados, y el otro para la asignación de canal entre ellos. Después de descubrir algunas propiedades de la solución óptima y realizar una serie de transformaciones, el primer subproblema se resuelve mediante la búsqueda de bisección y el método de dualidad de Lagrange, y el segundo subproblema se resuelve mediante el algoritmo de Kuhn-Munkres. El problema con el NOMA-TDMA híbrido se convierte primero en convexo mediante transformaciones adecuadas de variables y luego se resuelve mediante el método de dualidad de Lagrange. Proporcionamos extensas simulaciones para demostrar la superioridad de los esquemas propuestos. Se muestra que varios parámetros del sistema desempeñan un papel clave en la comparación del rendimiento de los dos esquemas.