Mejorando la comunicación ascendente en redes de comunicación con alimentación inalámbrica a través de la división de tasas de acceso múltiple y la optimización conjunta de recursos
Autores: Hameed, Iqra; Camana, Mario R.; Sejan, Mohammad Abrar Shakil; Song, Hyoung Kyu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Mejorando la comunicación ascendente en redes de comunicación con alimentación inalámbrica a través de la división de tasas de acceso múltiple y la optimización conjunta de recursos
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Redes de comunicación alimentadas de forma inalámbrica
Dispositivos de IoT con restricciones de energía
Marco de redes WPCN asistidas por RSMA
Eficiencia espectral
Equidad de usuario
Aproximación estocástica de perturbación simultánea
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Las redes de comunicación alimentadas de forma inalámbrica (WPCNs) proporcionan una solución sostenible para dispositivos de IoT con restricciones energéticas al permitir la transferencia de energía inalámbrica (WET) en la bajada y la transmisión de información inalámbrica (WIT) en la subida. Sin embargo, su rendimiento a menudo se ve limitado por la interferencia en la comunicación ascendente y una asignación de recursos ineficiente. Para abordar estos desafíos, proponemos un marco de trabajo de WPCN asistido por RSMA, que optimiza los factores de división de tasa, la asignación de potencia y la división de tiempo para mejorar la eficiencia espectral y la equidad de usuario. Para resolver este problema de optimización conjunto no convexo, empleamos el algoritmo de aproximación estocástica de perturbación simultánea (SPSA), un método sin gradiente que estima eficientemente los parámetros óptimos con evaluaciones mínimas de funciones. En comparación con técnicas de optimización convencionales, SPSA proporciona un enfoque escalable y computacionalmente eficiente para la asignación de recursos en tiempo real en WPCNs asistidos por RSMA. Nuestros resultados de simulación demuestran que el marco propuesto asistido por RSMA mejora el rendimiento total en un 12.5% y aumenta la equidad en un 15-20% en comparación con esquemas de acceso múltiple convencionales. Estos hallazgos establecen a RSMA como un habilitador clave para las WPCNs de próxima generación, ofreciendo una solución escalable, resistente a interferencias y eficiente en energía para las futuras redes inalámbricas.
Descripción
Las redes de comunicación alimentadas de forma inalámbrica (WPCNs) proporcionan una solución sostenible para dispositivos de IoT con restricciones energéticas al permitir la transferencia de energía inalámbrica (WET) en la bajada y la transmisión de información inalámbrica (WIT) en la subida. Sin embargo, su rendimiento a menudo se ve limitado por la interferencia en la comunicación ascendente y una asignación de recursos ineficiente. Para abordar estos desafíos, proponemos un marco de trabajo de WPCN asistido por RSMA, que optimiza los factores de división de tasa, la asignación de potencia y la división de tiempo para mejorar la eficiencia espectral y la equidad de usuario. Para resolver este problema de optimización conjunto no convexo, empleamos el algoritmo de aproximación estocástica de perturbación simultánea (SPSA), un método sin gradiente que estima eficientemente los parámetros óptimos con evaluaciones mínimas de funciones. En comparación con técnicas de optimización convencionales, SPSA proporciona un enfoque escalable y computacionalmente eficiente para la asignación de recursos en tiempo real en WPCNs asistidos por RSMA. Nuestros resultados de simulación demuestran que el marco propuesto asistido por RSMA mejora el rendimiento total en un 12.5% y aumenta la equidad en un 15-20% en comparación con esquemas de acceso múltiple convencionales. Estos hallazgos establecen a RSMA como un habilitador clave para las WPCNs de próxima generación, ofreciendo una solución escalable, resistente a interferencias y eficiente en energía para las futuras redes inalámbricas.