Published August 11, 2022
| Version v1
Publication
Open
Intelligent Reflecting Surface assisted RF Energy Harvesting Mobile Edge Computing NOMA Networks: Performance Analysis and Optimization
Creators
- 1. Duy Tan University
- 2. College of Lake County
Description
In this paper, we focus on the performance analysis and optimization of an RF energy harvesting (EH) mobile edge computing (MEC) network by the assistance of the intelligent reflecting surface (IRS) and non-orthogonal multiple access (NOMA) schemes. Specifically, a pair of users harvest RF energy from a hybrid access point (HAP) and offloads their tasks to the MEC server at HAP through wireless links by employing an IRS-aided and uplink NOMA scheme. To evaluate the performance of this proposed system, the closed-form expressions of successful computation and energy transfer efficiency probabilities are derived. We further formulate a multi-objective optimization problem and propose an algorithm to find the optimal energy harvesting time switching ratio value to achieve the best performance, namely SENSGA-II. Moreover, the impacts of the network parameters are provided to draw helpful insight into the system performance. Finally, the Monte-Carlo simulation results are shown to confirm the correctness of our analysis. The results have shown that the deployment of IRS can improve the performance of this considered RF EH NOMA system by increasing the number of reflecting elements.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
في هذه الورقة، نركز على تحليل الأداء وتحسين شبكة حوسبة الحواف المتنقلة لجمع طاقة الترددات اللاسلكية (EH) بمساعدة مخططات سطح الانعكاس الذكي (IRS) ومخططات الوصول المتعدد غير المتعامد (NOMA). على وجه التحديد، يقوم زوج من المستخدمين بجمع طاقة التردد اللاسلكي من نقطة وصول هجينة (HAP) وإلغاء تحميل مهامهم إلى خادم MEC في HAP من خلال الروابط اللاسلكية من خلال استخدام مخطط NOMA بمساعدة IRS والوصلة الصاعدة. لتقييم أداء هذا النظام المقترح، يتم اشتقاق التعبيرات المغلقة للحساب الناجح واحتمالات كفاءة نقل الطاقة. كما نقوم بصياغة مشكلة تحسين متعددة الأهداف ونقترح خوارزمية للعثور على القيمة المثلى لنسبة تبديل وقت حصاد الطاقة لتحقيق أفضل أداء، أي SENSGA - II. علاوة على ذلك، يتم توفير تأثيرات معلمات الشبكة لاستخلاص نظرة ثاقبة مفيدة حول أداء النظام. أخيرًا، تظهر نتائج محاكاة مونت كارلو لتأكيد صحة تحليلنا. أظهرت النتائج أن نشر IRS يمكن أن يحسن أداء نظام RF EH NOMA هذا عن طريق زيادة عدد العناصر العاكسة.Translated Description (French)
Dans cet article, nous nous concentrons sur l'analyse des performances et l'optimisation d'un réseau de calcul de bord mobile (mec) à récupération d'énergie RF (EH) à l'aide des schémas de surface réfléchissante intelligente (IRS) et d'accès multiple non orthogonal (NOMA). Plus précisément, deux utilisateurs récoltent de l'énergie RF à partir d'un point d'accès hybride (HAP) et déchargent leurs tâches sur le serveur mec de HAP via des liaisons sans fil en utilisant un schéma NOMA assisté par IRS et en liaison montante. Pour évaluer la performance de ce système proposé, les expressions en forme fermée des probabilités de réussite du calcul et de l'efficacité du transfert d'énergie sont dérivées. Nous formulons en outre un problème d'optimisation multi-objectif et proposons un algorithme pour trouver la valeur optimale du rapport de commutation du temps de récupération d'énergie pour atteindre les meilleures performances, à savoir SENSGA-II. De plus, les impacts des paramètres du réseau sont fournis pour obtenir un aperçu utile des performances du système. Enfin, les résultats de la simulation Monte-Carlo sont présentés pour confirmer l'exactitude de notre analyse. Les résultats ont montré que le déploiement de l'IRS peut améliorer les performances de ce système de NOMA RF EH considéré en augmentant le nombre d'éléments réfléchissants.Translated Description (Spanish)
En este documento, nos centramos en el análisis del rendimiento y la optimización de una red de computación de borde móvil (mec) de recolección de energía de RF (EH) con la asistencia de los esquemas de superficie reflectante inteligente (IRS) y acceso múltiple no ortogonal (NOMA). Específicamente, un par de usuarios recolectan energía de RF de un punto de acceso híbrido (HAP) y descargan sus tareas al servidor MEC en HAP a través de enlaces inalámbricos empleando un esquema de NOMA de enlace ascendente y asistido por el IRS. Para evaluar el rendimiento de este sistema propuesto, se derivan las expresiones de forma cerrada del cálculo exitoso y las probabilidades de eficiencia de transferencia de energía. Además, formulamos un problema de optimización multiobjetivo y proponemos un algoritmo para encontrar el valor óptimo de la relación de conmutación del tiempo de recolección de energía para lograr el mejor rendimiento, a saber, SENSGA-II. Además, se proporcionan los impactos de los parámetros de red para obtener información útil sobre el rendimiento del sistema. Finalmente, se muestran los resultados de la simulación de Monte-Carlo para confirmar la exactitud de nuestro análisis. Los resultados han demostrado que el despliegue del IRS puede mejorar el rendimiento de este sistema de NOMA RF EH considerado al aumentar el número de elementos reflectantes.Files
2129.pdf
Files
(4.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:a6ff4ed65eef074c16a6093fb7964127
|
4.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- شبكات NOMA للحوسبة الطرفية المتنقلة الذكية العاكسة للسطح بمساعدة الترددات اللاسلكية: تحليل الأداء والتحسين
- Translated title (French)
- Réseaux NOMA d'informatique NOMA de périphérie mobile à récupération d'énergie RF assistée par surface réfléchissante intelligente : analyse et optimisation des performances
- Translated title (Spanish)
- Redes NOMA de computación de borde móvil de recolección de energía de RF asistida por superficie reflectante inteligente: análisis y optimización del rendimiento
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4378711279
- DOI
- 10.4108/eetinis.v9i32.1376