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Type: TCC
Title: Alocação adaptativa de potência entre fluxos de mensagens privadas e comum em sistemas RSMA multiportadoras
Authors: Pereira, Emanuel Valério
Advisor: Lima, Francisco Rafael Marques
Keywords in Brazilian Portuguese : RSMA;Alocação de potência;Somatório da taxa ponderada;Multiportadora
Keywords in English : Power allocation;Multicarrier;Weighted sum rate
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Issue Date: 2024
Citation: PEREIRA, Emanuel Valério. Alocação adaptativa de potência entre fluxos de mensagens privadas e comum em sistemas RSMA multiportadoras. 2024. 79 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Computação) – Campus de Sobral, Universidade Federal do Ceará, Sobral, 2024.
Abstract in Brazilian Portuguese: A técnica de múltiplo acesso por divisão da taxa (do inglês, Rate Splitting Multiple Access (RSMA)) tem se destacado como uma tecnologia promissora para futuras gerações de redes móveis. O RSMA baseia-se em dividir a mensagem de cada usuário em partes: privadas, destinadas a usuários específicos, e comum, decodificada por todos, permitindo um controle mais eficiente da interferência. Essa abordagem flexível torna o RSMA uma solução robusta para lidar com múltiplos usuários e com o aumento da interferência em redes móveis modernas. Este trabalho considera um cenário de múltiplas entradas e saída única (do inglês, Multiple Input Single Output (MISO)) baseado em RSMA multiportadora, onde dois usuários são multiplexados por subportadora. Estuda-se o problema da maximização do somatório da taxa ponderada, onde o pareamento de usuários, a atribuição de subportadoras, a alocação de potência entre subportadoras e a alocação de potência entre fluxos de mensagens devem ser definidos. Dada a complexidade do problema completo, um algoritmo de três etapas é aplicado, onde o pareamento de usuários e a atribuição de subportadoras, a alocação de potência entre subportadoras e a alocação de potência entre fluxos de mensagens privadas e comuns são resolvidos nas etapas 1, 2 e 3, respectivamente. Soluções obtidas da literatura são aplicadas para as etapas 1 e 2, e uma nova solução em forma fechada é fornecida no contexto da maximização do somatório da taxa ponderada para a etapa 3. De acordo com os resultados da simulação, a solução proposta permite alcançar taxas de dados significativamente mais altas quando comparada com vários resultados de referência. Adicionalmente, é apresentado analiticamente como o RSMA unifica e se especializa em outros esquemas de acesso múltiplo, a saber, acesso múltiplo por divisão espacial (do inglês, Space Division Multiple Access (SDMA)), acesso múltiplo ortogonal (do inglês, Orthogonal Multiple Access (OMA)), acesso múltiplo não ortogonal (do inglês, Non-orthogonal Multiple Access (NOMA)) e multicasting em um contexto multiportadora, em função dos pesos dos usuários e das condições da razão sinal-ruído (do inglês, Signal-to-Noise Ratio (SNR)). Do ponto de vista do design de sistemas, destaca-se a relevância da alocação adaptativa de potência entre fluxos de mensagens em relação à alocação adaptativa de potência entre subportadoras.
Abstract: The Rate-Splitting Multiple Access (RSMA) technique has emerged as a promising technology for future generations of mobile networks. RSMA is based on the principle of dividing a user’s message into private parts, intended for specific users, and a common part, decoded by all users, allowing for more efficient interference management. This flexibility makes RSMA capable of handling multiple users and increased interference, offering a robust solution for the challenging scenarios of modern mobile networks. This work considers a Multiple-Input Single-Output (MISO) scenario based on multicarrier RSMA where two users are multiplexed per subcarrier. We study the weighted sum rate maximization problem, where user matching, subcarrier assignment, power allocation among subcarriers, and power allocation among streams should be defined. Given the complexity of the full formulated problem, a three-step algorithm is applied where user matching and subcarrier assignment, power allocation among subcarriers, and power allocation among private and common streams are solved in steps 1, 2, and 3, respectively. State-of-the-art solutions are applied for steps 1 and 2, and a new closed-form solution is provided in the context of weighted sum rate maximization for step 3. According to the simulation results, the proposed solution enables significantly higher data rates when compared with several benchmarks. Additionally, we analytically show how RSMA unifies, outperforms, and specializes in Spatial Division Multiple Access (SDMA), Orthogonal Multiple Access (OMA), Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA), and multicasting in a multicarrier context as a function of the user weights and Signal-to-Noise Ratio (SNR) conditions. From a system design perspective, we highlight the relevance of adaptive power allocation among streams over adaptive power allocation among subcarriers.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78460
Author's ORCID: https://orcid.org/0009-0008-2042-6734
Author's Lattes: http://lattes.cnpq.br/4657311364816467
Advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4115-1935
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/4983411711055340
Access Rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO-SOBRAL - Monografias

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