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Type: Dissertação
Title: Alocação de recursos de rádio em redes de comunicação com alimentação sem fio e multiplo acesso não-ortogonal
Authors: Carvalho, Jair Alves de
Advisor: Costa, Daniel Benevides da
Keywords: Teleinformática;Otimização;Alocação de potência
Issue Date: 2020
Citation: Carvalho, J. A. de. Alocação de recursos de rádio em redes de comunicação com alimentação sem fio e multiplo acesso não-ortogonal. 2020. 48 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020.
Abstract in Brazilian Portuguese: Neste trabalho, investiga-se alocação de recursos de rádio em uma rede de comunicação com alimentação sem fio, ou do inglês Wireless Powered Communication Network (WPCN), e múltiplo acesso não-ortogonal, ou do inglês Non-Othogonal Multiple Access (NOMA). Em particular, analisa-se a alocação de recursos da rede através de dois problemas de otimização diferentes. O primeiro problema estuda a maximização da soma das taxas em uma WPCN com NOMA que satisfaz requisitos de taxa mínima por usuário. Além disso, derivam-se expressões de forma fechada para a razão de alocação de tempo e para os coeficientes de alocação de potência que maximizam a expressão NOMA aproximada da soma das taxas. A solução ótima do problema de maximização da soma das taxas é encontrada através do método de Newton com rápida convergência. O segundo problema investiga justiça de usuário na mesma rede de comunicação com o objetivo de maximizar a taxa individual igualitária. Adicionalmente, propõem-se o método da bisseção para se obter os coeficientes de alocação de potência ótimos, e o método de Newton combinado com o método subgradiente para se obter a razão de alocação de tempo ótima. Por último, soluções subótimas de baixo custo computacional são apresentadas para ambos os problemas, e resultados de simulação são fornecidos para avaliar o desempenho das soluções propostas.
Abstract: ABSTRACT In this work, we investigate radio resource allocation in a wireless powered communication network (WPCN) with non-orthogonal multiple access (NOMA). Specifically, we analyze the resource management of the network through two different optimization problems. The first problem studies the maximization of the sum rate in a WPCN with NOMA that satisfy minimum data rate requirements per user. Moreover, we derive closed-form solutions for the time-splitting ratio and power allocation coefficients that maximize the approximated sum rate NOMA expression. The optimal solution of the sum rate maximization problem is found through Newton’s method with fast convergence. The second problem investigates user fairness in the same network with the aim of maximizing the equal individual data rates. Additionally, it is proposed the bisection method to obtain the optimal power allocation coefficients, and Newton’s method combined with the sub-gradient method to obtain the optimal time-splitting ratio. Lastly, suboptimal solutions of low computational cost are presented for both problems, and simulation results are provided to evaluate the performance of the proposed solutions.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/65553
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