Trayectoria y Control de Potencia para IoT de Retrodispersión Habilitado por NOMA Asistido por UAV Sostenible
Autores: Zhang, Tianyi; Gu, Mengqin; Mishra, Deepak; Yuan, Jinhong; Seneviratne, Aruna
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Trayectoria y Control de Potencia para IoT de Retrodispersión Habilitado por NOMA Asistido por UAV Sostenible
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Eficiente en energía
Comunicación por retrodispersión
Plataformas aéreas
Acceso múltiple no ortogonal
Asignación de potencia
Trayectoria de UAV
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
A medida que las redes móviles apoyan cada vez más aplicaciones sostenibles y ecológicas de Internet de las Cosas (IoT), las soluciones energéticamente eficientes que abordan las limitaciones de cobertura se han vuelto fundamentales. Aunque la comunicación por retrodispersión (BackCom) ofrece una opción de bajo consumo para dispositivos IoT, particularmente nodos IoT sin batería, puede sufrir de cobertura limitada. Para superar esto, aprovechamos plataformas aéreas (UAV) integradas con acceso múltiple no ortogonal (NOMA) para mejorar tanto la cobertura como la eficiencia espectral. En este documento, proponemos un sistema BackCom habilitado para NOMA soportado por UAV para servir redes masivas de nodos de retrodispersión (BN). Nuestro objetivo es maximizar el rendimiento del sistema optimizando conjuntamente la asignación de potencia y los coeficientes de reflexión de los BN, junto con la trayectoria y los lugares de recolección de datos del UAV. Derivamos soluciones en forma cerrada para los coeficientes de reflexión y los lugares óptimos de recolección del UAV y logramos la optimalidad global en la asignación de potencia utilizando las condiciones de optimalidad de Karush-Kuhn-Tucker (KKT) junto con la búsqueda de sección áurea (GSS). Además, formulamos el problema de optimización de la trayectoria del UAV como un Problema del Viajante (TSP) y proponemos una solución eficiente basada en un algoritmo genético (GA) de baja complejidad. Los resultados numéricos demuestran que el esquema propuesto supera a los esquemas de referencia en términos de tasa de rendimiento total y logra una mejora de rendimiento general de 8.983 dB, subrayando el potencial de nuestro enfoque para implementaciones a gran escala de IoT sin batería.
Descripción
A medida que las redes móviles apoyan cada vez más aplicaciones sostenibles y ecológicas de Internet de las Cosas (IoT), las soluciones energéticamente eficientes que abordan las limitaciones de cobertura se han vuelto fundamentales. Aunque la comunicación por retrodispersión (BackCom) ofrece una opción de bajo consumo para dispositivos IoT, particularmente nodos IoT sin batería, puede sufrir de cobertura limitada. Para superar esto, aprovechamos plataformas aéreas (UAV) integradas con acceso múltiple no ortogonal (NOMA) para mejorar tanto la cobertura como la eficiencia espectral. En este documento, proponemos un sistema BackCom habilitado para NOMA soportado por UAV para servir redes masivas de nodos de retrodispersión (BN). Nuestro objetivo es maximizar el rendimiento del sistema optimizando conjuntamente la asignación de potencia y los coeficientes de reflexión de los BN, junto con la trayectoria y los lugares de recolección de datos del UAV. Derivamos soluciones en forma cerrada para los coeficientes de reflexión y los lugares óptimos de recolección del UAV y logramos la optimalidad global en la asignación de potencia utilizando las condiciones de optimalidad de Karush-Kuhn-Tucker (KKT) junto con la búsqueda de sección áurea (GSS). Además, formulamos el problema de optimización de la trayectoria del UAV como un Problema del Viajante (TSP) y proponemos una solución eficiente basada en un algoritmo genético (GA) de baja complejidad. Los resultados numéricos demuestran que el esquema propuesto supera a los esquemas de referencia en términos de tasa de rendimiento total y logra una mejora de rendimiento general de 8.983 dB, subrayando el potencial de nuestro enfoque para implementaciones a gran escala de IoT sin batería.