Eficiência energética e espectral em redes sem fio macro-celulares : caracterização, otimização e análise de compromisso
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Resumo: Dada a crescente demanda por taxa de informação e serviços distintos, a alocação eficiente de recursos em redes sem fio torna-se uma estratégia essencial Assim, os esforços de pesquisa atual têm sido direcionados principalmente para o crescimento da capacidade do sistema de comunicação, bem como de sua eficiência espectral (SE) Adicionalmente, a preocupação com o uso racional de recursos, principalmente energia, faz com que uma abordagem complementar seja considerada, trazendo à tona a necessidade de conciliar o problema do consumo de potência, ie, a métrica de eficiência energética (EE), com as necessidades em termos de capacidade e qualidade de serviço (QoS) A otimização da métrica de EE consiste na maximização da quantidade de bits transmitidos para cada unidade de energia consumida pela rede, de tal forma que o sistema utilize da maneira mais eficiente e racional possível a energia disponível De modo a atender aos requisitos de taxa e cobertura, maximizar a eficiência espectral e também considerar os requisitos dos padrões de redes sem fio macro-celulares mais recentes, este trabalho investiga o problema da alocação eficiente de potência e taxa de informação baseado no compromisso entre EE e SE, utilizando como cenário de aplicação redes de comunicações de múltiplo acesso por divisão de código (CDMA) Resultados numéricos para diversos cenários indicam que a interferência de múltiplo acesso (MAI) é um ponto crítico no uso racional dos recursos, principalmente para os usuários localizados em zonas críticas, ie, bordas da área de cobertura Deste modo, emprega-se os conceitos de canal relay e modo de transmissão cooperativo tendo em vista a maximização da EE Com a utilização de estações retransmissoras fixas, com posicionamento e quantidade otimizados, obtém-se uma redução apreciável da potência necessária para a operação da rede, reduzindo assim a MAI para os usuários críticos e conduzindo, portanto, a um aumento na eficiência energética da rede Adicionalmente, a abordagem de otimização analítica adotada na formulação do problema utiliza os recentes resultados de teoria de jogos e otimização convexa
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Palavras-chave
Redes de computadores, Sistemas de comunicação sem fio, Acesso múltiplo por divisão de código, Programação convexa, Teoria dos jogos, Computer networks, Wireless communication systems, Code Division Multiple Access, Convex programming, Game theory