تخصيص منابع با هدف برقراري عدالت در بهره‌وري انرژي كاربران در شبكه‌هاي مخابراتي با قابليت برداشت انرژي بي‌سيم

Resources Allocation based on Fair Energy Efficiency in Wireless Powered Communications Network

در اين پژوهش سعي خواهد شد بهره‌وري انرژي توسط تخصيص منابع در سيستم‌هاي مخابراتي كه انرژي بي‌سيم دريافت مي‌كنند (WPCN) مورد بررسي قرار گيرد. در سناريو مورد مطالعه، چندين كاربر ابتدا از ايستگاه توان، انرژي دريافت مي‌كنند و سپس به ايستگاه دريافت اطلاعات، ارسال اطلاعات انجام مي‌دهند. هدف برقراري عدالت در بهره‌وري انرژي كاربرها است درحالي‌كه حداقل گذردهي براي كاربرها تضمين شود و قيدهاي برداشت انرژي برآورده گردد. منظور از برقراري عدالت اين است كه تخصيص منابع در شبكه به‌گونه‌اي انجام گيرد، تا بهره‌وري انرژي كاربري كه كمترين مقدار را دارا است، حداكثر گردد. متغيرهاي مسئله تعريف شده در اين مقاله، زمان‌بندي دريافت انرژي و زمان‌بندي ارسال اطلاعات در هر كاربر و ميزان توان اختصاص يافته به هر كاربر جهت ارسال اطلاعات است كه در كارهاي قبلي به‌صورت توأم مورد توجه قرار نگرفته‌اند. مسئله مورد نظر ذاتاً يك مسئله غيرمحدب و بدرفتار است كه نوآوري‌هاي زيادي جهت ساده‌سازي مسئله بكار گرفته شده و اثبات‌هاي مختلف رياضي براي دست‌يابي به جواب ارائه گرديد. براي حل مسئله ساده‌سازي شده، يك الگوريتم تكراري ابتكاري با پيچيدگي به‌مراتب كمتر از الگوريتم‌هاي جستجوي فراگير ارائه شده است. نتايج شبيه‌سازي‌ها نشان مي‌دهد كه روش پيشنهادي، نسبت به ساير روش‌هاي بهينه‌سازي WPCN، فاصله بهره‌وري انرژي كاربران را حداقل مي‌نمايد به‌گونه‌اي كه بهره‌وري انرژي همه كاربران يكسان شده و درعين‌حال به بيشترين مقدار ممكن خواهند رسيد.

In this paper, we will try to examine the energy efficiency by allocating resources in wireless powered communications networks (WPCNs). In this study, the several users initially receive energy from the power station and then communicate with the information station. This paper deals with the fairness on the user's energy efficiency while ensuring minimum throughput for users and fulfilling the energy harvesting power constraints. The problem variables are the timing between receiving energy and sending information per user, and the transmit power of each user, whereas in the previous works, it has not been considered as joint allocation. Due to the non-convex nature of the problem, the some simplifications are used for solving it . In order to solve simplified problem, we present an innovative iterative algorithm with far less complexity than exhaustive search algorithms. Simulation results indicate that the proposed method provides better energy efficiency than other WPCN optimization methods and the only time allocation method. Also, the presented algorithm balances the energy efficiency among users and simultaneously guarantees the minimum rate required for each user.