Effizienzoptimierte Ressourcenzuweisung bei mmWave/THz-Frequenzen mit kooperativem Raten-Splitting

Core Concepts

Durch die Verwendung von kooperativem Raten-Splitting und Übertragung über mehrere Zeitblöcke kann der Energieverbrauch in mmWave/THz-Mehrnutzer-Downlink-Kommunikationssystemen minimiert werden.

Abstract

Der Artikel präsentiert Algorithmen zur Minimierung des Energieverbrauchs in mmWave/Terahertz-Mehrnutzer-Downlink-Kommunikationssystemen. Um die Abdeckung in hochfrequenzanfälligen Systemen zu gewährleisten, wird kooperatives Raten-Splitting (CRS) und Übertragung über mehrere Zeitblöcke betrachtet, wobei die Nutzer über CRS zusammenarbeiten, um einem blockierten Nutzer zu helfen. Darüber hinaus zeigt der Artikel, dass die Übertragung über mehrere Zeitblöcke durch eine intelligente Ressourcenzuweisung Vorteile bringt.

Zunächst wird ein Kommunikationsrahmen namens "improved distinct extraction-based CRS" (iDeCRS) vorgeschlagen, der die Vorteile des Raten-Splittings nutzt. Unter Verwendung dieses Übertragungsrahmens wird eine Leistungsgrenze unter der Annahme von Genie-Kanalzustandsinformationen (CSI) abgeleitet, d.h. die Kanäle der aktuellen und zukünftigen Zeitblöcke sind bekannt (GENIE). Basierend auf den Ergebnissen von GENIE wird ein neuartiger "Effizienz-beschränkter Optimierungs"-Algorithmus (ECO) abgeleitet, der von Momentan-CSI ausgeht. Zusätzlich wird ein einfacher, aber effektiver "gleichmäßige Datenübertragung" (EDT)-Algorithmus vorgeschlagen, der eine gleichmäßige Übertragung über die Zeitblöcke hinweg fördert. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass ECO und EDT zufriedenstellende Leistungen im Vergleich zu GENIE aufweisen. Die Ergebnisse zeigen auch, dass ECO besser abschneidet als EDT, wenn viele Nutzer kooperieren, und umgekehrt.

Stats

Durch die Verwendung von kooperativem Raten-Splitting und Übertragung über mehrere Zeitblöcke kann der Energieverbrauch in mmWave/THz-Mehrnutzer-Downlink-Kommunikationssystemen minimiert werden.
Der vorgeschlagene iDeCRS-Rahmen kann die Vorteile des Raten-Splittings voll ausschöpfen, ohne den Hardware-Aufwand der kooperierenden Nutzer zu erhöhen.
Der GENIE-Ansatz, der die Kanäle aller Zeitblöcke kennt, dient als Leistungsgrenze und unterstützt andere vorgeschlagene Techniken.
Der ECO-Algorithmus verwendet ein neuartiges Konzept der Effizienz-beschränkten Optimierung, um den Energieverbrauch unter Berücksichtigung der Durchsatzanforderungen zu minimieren.
Der EDT-Algorithmus überträgt die Daten so gleichmäßig wie möglich über die Zeitblöcke hinweg.

Quotes

"Durch die Verwendung von kooperativem Raten-Splitting und Übertragung über mehrere Zeitblöcke kann der Energieverbrauch in mmWave/THz-Mehrnutzer-Downlink-Kommunikationssystemen minimiert werden."
"Der vorgeschlagene iDeCRS-Rahmen kann die Vorteile des Raten-Splittings voll ausschöpfen, ohne den Hardware-Aufwand der kooperierenden Nutzer zu erhöhen."
"Der ECO-Algorithmus verwendet ein neuartiges Konzept der Effizienz-beschränkten Optimierung, um den Energieverbrauch unter Berücksichtigung der Durchsatzanforderungen zu minimieren."

Key Insights Distilled From

Smart Resource Allocation at mmWave/THz Frequencies with Cooperative Rate-Splitting

by Hyesang Cho,... at arxiv.org 03-15-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.09022.pdf

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