Alocação de recursos de rádio para WPCN com noma baseado em rádio cognitivo sob sic imperfeito
| Ano de defesa: | 2023 |
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Resumo: | This master’s thesis studies radio resource allocation strategies in a WPCN (Wireless Powered Communication Network) system using NOMA (Non-Orthogonal Multiple Access) inspired on cognitive radio, that is, CR-NOMA (Cognitive Radio Inspired NOMA). SIC (Successive Interference Cancellation) is used to decode user signals at the access point. For a more realistic system model, the imperfect SIC is considered in the study. Furthermore, there is a high-priority user, which is sensitive to information transmission delay, while the rest of the users have secondary priority but have a higher data transfer rate requirement. Optimization problems were formulated to improve system performance in terms of increasing data transfer rates and reducing interruption probabilities. The first optimization problem consists of maximizing the data transfer rate of secondary users, respecting the QoS (Quality of Service) criterion of the priority user. The second optimization problem is similar to the first one, but includes the possibility of power control. The third optimization problem incorporates features that are not present in the previous scenarios, such as the use of multiple subcarriers, and consists of maximizing the minimum data transfer rate of secondary users, which sets up a fairness maximization problem in the system. In this work, heuristics are proposed for the presented optimization problems. Computer simulations were performed to compare the performance of each solution. Finally, from the simulation results, it is possible to see that the proposed heuristics achieve results close to the respective optimal solutions, with the benefit of reduced computational cost. |
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Melo, Jhenifer de OliveiraLima, Francisco Rafael Marques2024-02-23T23:31:01Z2024-02-23T23:31:01Z2023-11-07MELO, Jhenifer de Oliveira, Alocação de recursos de rádio para WPCN com noma baseado em rádio cognitivo sob sic imperfeito. 2023. 102 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e de Computação - Campus de Sobral, Universidade Federal do Ceará, Sobral, 2023.http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/76263This master’s thesis studies radio resource allocation strategies in a WPCN (Wireless Powered Communication Network) system using NOMA (Non-Orthogonal Multiple Access) inspired on cognitive radio, that is, CR-NOMA (Cognitive Radio Inspired NOMA). SIC (Successive Interference Cancellation) is used to decode user signals at the access point. For a more realistic system model, the imperfect SIC is considered in the study. Furthermore, there is a high-priority user, which is sensitive to information transmission delay, while the rest of the users have secondary priority but have a higher data transfer rate requirement. Optimization problems were formulated to improve system performance in terms of increasing data transfer rates and reducing interruption probabilities. The first optimization problem consists of maximizing the data transfer rate of secondary users, respecting the QoS (Quality of Service) criterion of the priority user. The second optimization problem is similar to the first one, but includes the possibility of power control. The third optimization problem incorporates features that are not present in the previous scenarios, such as the use of multiple subcarriers, and consists of maximizing the minimum data transfer rate of secondary users, which sets up a fairness maximization problem in the system. In this work, heuristics are proposed for the presented optimization problems. Computer simulations were performed to compare the performance of each solution. Finally, from the simulation results, it is possible to see that the proposed heuristics achieve results close to the respective optimal solutions, with the benefit of reduced computational cost.Esta dissertação estuda estratégias de alocação de recursos de rádio em um modelo de rede do tipo WPCN (Wireless Powered Communication Network) com a utilização de NOMA (NonOrthogonal Multiple Access) baseado em rádio cognitivo, ou simplesmente CR-NOMA (Cognitive Radio Inspired NOMA). O SIC (Successive Interference Cancelation) é utilizado para a decodificação dos sinais dos usuários no ponto de acesso. Para um modelo de sistema mais realista, o SIC imperfeito é considerado no estudo. Além disso, há um usuário de alta prioridade, sensível ao atraso de transmissão de informação, enquanto os demais usuários têm prioridade secundária mas possuem um maior requisito de taxa de transferência de dados. Foram formulados problemas de otimização para a melhoria de desempenho do sistema em termos de aumento de taxas de transferência de dados e redução de probabilidades de outage. O primeiro problema de otimização consiste na maximização da taxa de transferência de dados dos usuários secundários, sendo respeitado o critério de QoS (Quality of Service) do usuário prioritário. O segundo problema de otimização é semelhante ao primeiro, mas inclui a possibilidade de controle de potência. O terceiro problema de otimização incorpora características que não estão presentes nos cenários anteriores, como o uso de múltiplas subportadoras, e consiste na maximização da mínima taxa de transferência de dados dos usuários secundários, o que configura um problema de maximização da justiça no sistema. Neste trabalho, heurísticas são propostas para os problemas de otimização apresentados. Simulações computacionais foram realizadas para comparação de desempenho de cada solução. Por fim, pelos resultados das simulações, é possível ver que as heurísticas propostas alcançam resultados próximos das respectivas soluções ótimas, com o benefício do custo computacional reduzido.Alocação de recursos de rádio para WPCN com noma baseado em rádio cognitivo sob sic imperfeitoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisOtimizaçãoNOMAWPCNSIC ImperfeitoQoSOptimizationNOMAWPCNImperfect SICQoSinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFChttps://orcid.org/0000-0001-9536-7742http://lattes.cnpq.br/8579855438444732orcidhttps://orcid.org/0000-0002-4115-1935http://lattes.cnpq.br/49834117110553402023-11-07ORIGINAL2023_dis_jdeoliveiramelo.pdf2023_dis_jdeoliveiramelo.pdfversão finalapplication/pdf2066147http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/76263/1/2023_dis_jdeoliveiramelo.pdf7a434b0beba7d59cf2844cf36351e838MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/76263/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52riufc/762632024-02-23 20:31:02.751oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2024-02-23T23:31:02Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false |
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