工厂自动化场景下 URLLC 的功率与块长度联合优化

在 URLLC 中，采用短包传输以降低时延，使得传统的香农容量公式不再适用，且有限块长度下的可达数据速率变为关于解码错误概率和块长度的复杂表达式。为了在工厂自动化场景中提供 URLLC 服务，我们考虑中央控制器向机器人和执行器传输不同数据包，其中执行器远离控制器，而机器人可在控制器与执行器之间移动。在该场景中，我们考虑四种基本下行传输方案，包括正交多址（OMA）、非正交多址（NOMA）、中继辅助和协作 NOMA（C-NOMA）方案。对于所有这些传输方案，我们的目标是在满足机器人可靠性要求、总能量约束以及时延约束的前提下，联合优化块长度与功率分配以最小化执行器的解码错误概率。我们进一步开发了低复杂度算法来解决各传输方案的优化问题。{对于多于两个设备的一般情况，我们也开发了 OMA 方案的低复杂度高效算法。}我们的结果表明，中继辅助传输显著优于 OMA 方案，而 NOMA 方案在块长度非常受限时表现良好。我们进一步表明，由于前者方案可行域更大，中继辅助传输优于 C-NOMA 方案。