面向非正交无线供能物联网的新鲜度感知资源分配
基本信息
- 标题：Freshness-aware Resource Allocation for Non-orthogonal Wireless-powered IoT Networks
- 作者：Yunfeng Chen, Yong Liu, Jinhao Xiao, Qunying Wu, Han Zhang, Fen Hou
- 提交日期：2024 年 2 月 27 日（v1）
- arXiv 编号：arXiv:2403.07919 [cs.IT]
- DOI：https://doi.org/10.48550/arXiv.2403.07919
- 主题分类：Information Theory (cs.IT)；Signal Processing (eess.SP)
摘要
本文研究了一个由混合接入点（HAP）和两个设备组成的无线供能物联网（IoT）网络。HAP 通过下行无线能量传输（WET）为设备充电，并通过上行无线信息传输（WIT）收集设备的状态更新。为保持信息新鲜度，系统允许 WET 与 WIT 并发进行，并在 WIT 中自适应地调度正交多址接入（OMA）与非正交多址接入（NOMA）。
基于此，作者构建了一个期望加权和信息年龄（EWSAoI）最小化问题，用以自适应地调度传输方案（在 WET、OMA、NOMA 以及 WET+OMA 之间选择）并分配发射功率。为解决该问题，作者将其重构为马尔可夫决策过程（MDP），并基于瞬时 AoI（信息年龄）与剩余电池电量设计出一种最优策略，用于确定方案选择与发射功率分配。大量结果表明，所提策略行之有效，且最优策略具有明显的决策边界切换特性，为实际系统设计提供了有价值的参考。
关键词
- 无线供能物联网（Wireless-powered IoT）
- 无线能量传输（WET）/ 无线信息传输（WIT）
- 正交多址接入（OMA）/ 非正交多址接入（NOMA）
- 信息年龄（AoI）与期望加权和信息年龄（EWSAoI）
- 马尔可夫决策过程（MDP）
- 资源分配与功率控制