Menor consumo de energía en sistemas masivos MIMO sin celda de múltiples CPU
Autores: Zhang, Heng; Li, Hui; Wang, Xin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Menor consumo de energía en sistemas masivos MIMO sin celda de múltiples CPU
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Unidad de procesamiento central
Sistemas sin células
Estimación de canal de enlace descendente
Eficiencia espectral
Asignación de pilotos
Consumo de energía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 54
Citaciones: Sin citaciones
Bajo la suposición ideal de desplegar solo una unidad central de procesamiento (CPU) en todo el sistema, los sistemas sin células (CF) pueden lograr una ganancia significativa de macrodiversidad, proporcionando así un servicio uniformemente confiable a cada equipo de usuario (UE). Sin embargo, debido a limitaciones en la escalabilidad del sistema y la viabilidad de una estricta sincronización de fase, los sistemas CF requieren una configuración multi-CPU y realizan transmisiones coherentes a una escala más pequeña. Además, los sistemas CF convencionales operan típicamente en modo de duplexación por división de tiempo (TDD) y utilizan información estadística del estado del canal (CSI) para la decodificación en el enlace descendente (DL), pero el efecto de endurecimiento del canal no es significativo. Estos factores reducen la eficiencia espectral en el enlace descendente (SE) e incrementan el tiempo de transmisión en el DL, lo que conduce a un mayor consumo de energía en los sistemas CF. Para abordar estos problemas, introducimos la estimación de canal en el enlace descendente (DLCE) en sistemas CF multi-CPU y derivamos la SE DL aproximadamente alcanzable. Para reducir la sobrecarga de pilotos en el DL, proponemos un principio de asignación de pilotos en el DL restringido por reutilización de pilotos en el enlace ascendente. Basándonos en este principio, desarrollamos un algoritmo de asignación de pilotos a mayor distancia (FDPA) para mitigar la contaminación de pilotos. Además, aprovechando las características del algoritmo heurístico de asignación de potencia distribuida, proponemos dos algoritmos de agrupación de puntos de acceso (AP): uno basado en CSI (BCSI) y otro basado en el tamaño de grupo coherente (BCGS). Los resultados de la simulación indican que la introducción de DLCE mejora significativamente la SE DL en sistemas masivos MIMO CF multi-CPU, mientras que el algoritmo FDPA propuesto mejora aún más la SE DL. Los algoritmos BCSI y BCGS también mejoran efectivamente la SE DL y ayudan a reducir el consumo de energía. Al combinar DLCE, el algoritmo FDPA y los algoritmos de agrupación de AP propuestos, el consumo de energía de los sistemas CF multi-CPU puede reducirse significativamente.
Descripción
Bajo la suposición ideal de desplegar solo una unidad central de procesamiento (CPU) en todo el sistema, los sistemas sin células (CF) pueden lograr una ganancia significativa de macrodiversidad, proporcionando así un servicio uniformemente confiable a cada equipo de usuario (UE). Sin embargo, debido a limitaciones en la escalabilidad del sistema y la viabilidad de una estricta sincronización de fase, los sistemas CF requieren una configuración multi-CPU y realizan transmisiones coherentes a una escala más pequeña. Además, los sistemas CF convencionales operan típicamente en modo de duplexación por división de tiempo (TDD) y utilizan información estadística del estado del canal (CSI) para la decodificación en el enlace descendente (DL), pero el efecto de endurecimiento del canal no es significativo. Estos factores reducen la eficiencia espectral en el enlace descendente (SE) e incrementan el tiempo de transmisión en el DL, lo que conduce a un mayor consumo de energía en los sistemas CF. Para abordar estos problemas, introducimos la estimación de canal en el enlace descendente (DLCE) en sistemas CF multi-CPU y derivamos la SE DL aproximadamente alcanzable. Para reducir la sobrecarga de pilotos en el DL, proponemos un principio de asignación de pilotos en el DL restringido por reutilización de pilotos en el enlace ascendente. Basándonos en este principio, desarrollamos un algoritmo de asignación de pilotos a mayor distancia (FDPA) para mitigar la contaminación de pilotos. Además, aprovechando las características del algoritmo heurístico de asignación de potencia distribuida, proponemos dos algoritmos de agrupación de puntos de acceso (AP): uno basado en CSI (BCSI) y otro basado en el tamaño de grupo coherente (BCGS). Los resultados de la simulación indican que la introducción de DLCE mejora significativamente la SE DL en sistemas masivos MIMO CF multi-CPU, mientras que el algoritmo FDPA propuesto mejora aún más la SE DL. Los algoritmos BCSI y BCGS también mejoran efectivamente la SE DL y ayudan a reducir el consumo de energía. Al combinar DLCE, el algoritmo FDPA y los algoritmos de agrupación de AP propuestos, el consumo de energía de los sistemas CF multi-CPU puede reducirse significativamente.