Задачи оптимизации мощности сигнала и энергии на бит в системах mMTC
Ключевые слова:
случайный множественный доступ, спектральная эффективность, отношение сигнал/шум, энергия на бит, mMTC, IoT, задача минимизацииАннотация
Введение: В настоящее время активно изучаются вопросы работы технологии Интернета Вещей (IoT) в существующих стандартах связи и разрабатывающемся стандарте 6G. В соответствии с различными требованиями к системе (скорость передачи, задержка и т. д.) выделяют следующие типы IoT: массовый IoT, критический IoT, широкополосный IoT и промышленный IoT. Работа большого числа различных датчиков с автономным питанием входит в Massive IoT и находиться в рамках сценария massive machine-type communications (mMTC). Ввиду большого числа оконечных устройств невозможно применить технологии доступа с разделением ресурса канала по расписанию и предполагается применение методов случайного доступа. Актуальными вопросами в данном типе связи являются: уменьшение мощности передачи и увеличении продолжительности работы устройства без дополнительного обслуживания (замены батареи питания или зарядки), за счет снижения затрат энергии на бит. Цель исследования: Формулирование и анализ задач минимизации мощности передачи и затрачиваемой энергии на бит в системах без повторных передач и с повторными передачами для получения границ достижимости. Результаты: Описана модель системы, в рамках которой сформулированы и описаны четыре задачи минимизации мощности и затрат энергии при заданных параметрах (число информационных бит, спектральная эффективность системы и требуемая достоверность доставки). Представлены численные результаты решения данных оптимизационных задач, позволяющие получить границы достижимости для рассматриваемых характеристик в системах с потерями и без. Представлены нижние границы, полученные по формуле Шеннона в предположении, что длина сообщения не ограничена. Практическая значимость: Полученные результаты позволяют оценить потенциальные возможности для минимизации мощности передачи и затрат энергии на бит в системах случайного множественного доступа со сценариями mMTC.
