频谱与能量高效的无线供能物联网网络：NOMA 还是 TDMA？
信息论
2018-01-30 v1 math.IT
摘要
无线供能通信网络 (WPCN) 中，多个能量受限设备先在下行链路收集能量，再在上行链路传输信息，已被视为未来物联网 (IoT) 的一种有前景的解决方案。同时，非正交多址 (NOMA) 通过允许多个用户在同一频谱中并发传输，被提出用于提高第五代 (5G) 网络的系统频谱效率 (SE)。因此，NOMA 最近被考虑用于具有大量设备的基于 WPCN 的物联网网络的上行链路。然而，NOMA 中的同时传输在实践中也可能带来更多的发射能耗以及电路能耗，这对能量受限的物联网设备至关重要。因此，与正交多址方案如时分多址 (TDMA) 相比，在此场景下 NOMA 是否能提高 SE 和/或降低总能耗仍未知。为回答该问题，我们首先分别推导了最大化基于 TDMA 的 WPCN (T-WPCN) 和基于 NOMA 的 WPCN (N-WPCN) 的 SE 的最优时间分配。随后，我们分析了这两个网络的总能耗以及可达到的最大 SE。令人惊讶的是，发现 N-WPCN 不仅消耗更多能量，而且频谱效率也低于 T-WPCN。仿真结果验证了我们的理论发现，并揭示了多用户 NOMA 系统中的基本性能瓶颈，即“最差用户瓶颈问题”。
引用
@article{arxiv.1801.09109,
title = {Spectral and Energy Efficient Wireless Powered IoT Networks: NOMA or TDMA?},
author = {Qingqing Wu and Wen Chen and Derrick Wing Kwan Ng and Robert Schober},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.09109},
year = {2018}
}
备注
Accepted by IEEE TVT