Latency-driven optimization in a multicarrier mec-enabled cell-free massive MIMO network: a Greedy-NOMA pairing and successive convex approximation method

https://doi.org/10.31130/ud-jst.2025.136

Tóm tắt: 212 | PDF: 157

##plugins.themes.academic_pro.article.main##

Author

  • Tien V. Thai
    The University of Danang - University of Science and Technology, Vietnam
    Mai T.P. Le
    The University of Danang - University of Science and Technology, Vietnam
    Hieu V. Nguyen
    The University of Danang - University of Science and Technology, Vietnam
    Tung T. Huynh
    The University of Danang - University of Science and Technology, Vietnam

Từ khóa:

Cell-free massive MIMO
điện toán biên di động
xấp xỉ lồi liên tiếp
ghép cặp NOMA
tối ưu hóa độ trễ

Tóm tắt

Bài báo này nghiên cứu bài toán tối ưu hóa độ trễ trong mạng cell-free massive MIMO (CF-mMIMO) đa sóng mang tích hợp điện toán biên di động (MEC), ứng dụng kỹ thuật đa truy cập không trực giao (NOMA) để khai thác tương quan kênh truyền giữa các nhóm người dùng. Nhóm tác giả đề xuất thuật toán ghép cặp NOMA tham lam (Greedy-NOMA) dựa trên tương quan kênh, xác định cặp người dùng tối ưu nhằm nâng cao hiệu quả khử nhiễu liên tiếp trên nhiều kênh tần số. Mục tiêu là giảm thiểu độ trễ lớn nhất thông qua bài toán tối ưu phi tuyến, kết hợp phân bổ công suất đa kênh và tỷ lệ chuyển tải tính toán. Giải pháp gồm hai bước: (i) ghép cặp người dùng bằng Greedy-NOMA, và (ii) sử dụng phương pháp xấp xỉ lồi liên tiếp (SCA) để giải bài toán không lồi. Kết quả mô phỏng cho thấy, độ trễ giảm đáng kể, cải thiện đến 13,5% so với phương pháp NOMA ngẫu nhiên và CF-mMIMO thông thường, khẳng định tính khả thi cho mạng 5G/6G.

Tài liệu tham khảo

    [1] Saad, M. Bennis, and M. Chen, ‘A Vision of 6G Wireless Systems: Applications, Trends, Technologies, and Open Research Problems’, IEEE Netw., vol. 34, no. 3, pp. 134–142, 2020, doi: 10.1109/MNET.001.1900287.
    [2] Jiang, B. Han, M. A. Habibi, and H. D. Schotten, ‘The Road Towards 6G: A Comprehensive Survey’, IEEE Open J. Commun. Soc., vol. 2, pp. 334–366, 2021, doi: 10.1109/OJCOMS.2021.3057679.
    [3] Q. Ngo, A. Ashikhmin, H. Yang, E. G. Larsson, and T. L. Marzetta, ‘Cell-Free Massive MIMO Versus Small Cells’, IEEE Trans. Wirel. Commun., vol. 16, no. 3, pp. 1834–1850, 2017, doi: 10.1109/TWC.2017.2655515.
    [4] Zhang, S. Chen, Y. Lin, J. Zheng, B. Ai, and L. Hanzo, ‘Cell-Free Massive MIMO: A New Next-Generation Paradigm’, IEEE Access, vol. 7, pp. 99878–99888, 2019, doi: 10.1109/ACCESS.2019.2930208.
    [5] Mao, C. You, J. Zhang, K. Huang, and K. B. Letaief, ‘A Survey on Mobile Edge Computing: The Communication Perspective’, IEEE Commun. Surv. Tutor., vol. 19, no. 4, pp. 2322–2358, 2017, doi: 10.1109/COMST.2017.2745201.
    [6] Mukherjee and J. Lee, ‘Edge Computing-Enabled Cell-Free Massive MIMO Systems’, IEEE Trans. Wirel. Commun., vol. 19, no. 4, pp. 2884–2899, 2020, doi: 10.1109/TWC.2020.2968897.
    [7] Interdonato and S. Buzzi, ‘Joint Optimization of Uplink Power and Computational Resources in Mobile Edge Computing-enabled Cell-Free Massive MIMO’, IEEE Trans. Commun., vol. 72, no. 3, pp. 1804–1820, 2024, doi: 10.1109/TCOMM.2023.3289754.
    [8] Femenias and F. Riera-Palou, ‘Mobile Edge Computing Aided Cell-Free Massive MIMO Networks’, IEEE Trans. Mobile Comput., vol. 23, no. 2, pp. 1246–1261, 2024, doi: 10.1109/TMC.2023.3236543.
    [9] Akbar, S. Jangsher, and F. A. Bhatti, ‘NOMA and 5G emerging technologies: A survey on issues and solution techniques’, Comput. Netw., vol. 190, p. 107950, 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.comnet.2021.107950.
    [10] -T. Dang, M. T. P. Le, H. V Nguyen, and O.-S. Shin, ‘Optimal User Pairing for NOMA-assisted Cell-Free Massive MIMO System’, in 2022 IEEE Int. Conf. Commun. Electron. (ICCE), 2022, pp. 7–12.
    [11] -T. Dang, M. T. P. Le, H. V Nguyen, S. Chatzinotas, and O.-S. Shin, ‘Optimal User Pairing Approach for NOMA-based Cell-Free Massive MIMO Systems’, IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 72, no. 4, pp. 4751–4765, 2023, doi: 10.1109/TVT.2022.3222789.
    [12] Bennis, M. Debbah, and H. V. Poor, ‘Ultrareliable and Low-Latency Wireless Communication: Tail, Risk, and Scale’, Proceedings of the IEEE, vol. 106, no. 10, pp. 1834–1853, 2018, doi: 10.1109/JPROC.2018.2867029.
    [13] Q. Dinh, J. Tang, Q. D. La, and T. Q. S. Quek, ‘Offloading in Mobile Edge Computing: Task Allocation and Computational Frequency Scaling’, IEEE Transactions on Communications, vol. 65, no. 8, pp. 3571–3584, 2017, doi: 10.1109/TCOMM.2017.2699660.
    [14] Mao, J. Zhang, S. H. Song, and K. B. Letaief, ‘Power-Delay Tradeoff in Multi-User Mobile-Edge Computing Systems’, in 2016 IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM), 2016, pp. 1–6. doi: 10.1109/GLOCOM.2016.7842160.
    [15] V. Thai, M. T. P. Le, H. V. Nguyen, and O.-S. Shin, ‘NOMA-Aided Cell-Free Massive MIMO with MEC: A Trade-Off Between Latency and Energy Consumption’, in 2024 IEEE Int. Conf. Consum. Electron-Asia (ICCE-Asia), Danang: IEEE, Nov. 2024, pp. 1–5. doi: 10.1109/ICCE-Asia63397.2024.10773979.
    [16] H. V Nguyen, M. T. P. Le, T. D. Ho, P. V. Tuan, and H. Nguyen-Le, ‘Joint Latency Minimization and Power Allocation for MEC-Enabled MU-MISO Networks’, in 2024 10th Int. Conf. Commun. Electron. (ICCE), 2024, pp. 753–757. doi: 10.1109/ICCE62051.2024.10634654.
Xem thêm

##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##

Đã Xuất bản

May 31, 2025
Download
PDF (English)
Cách trích dẫn
Thai, T. V., M. T. Le, H. V. Nguyen, và T. T. Huynh. “Latency-Driven Optimization in a Multicarrier Mec-Enabled Cell-Free Massive MIMO Network: A Greedy-NOMA Pairing and Successive Convex Approximation Method”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 23, số p.h 5A, Tháng Năm 2025, tr 19-24, doi:10.31130/ud-jst.2025.136.

##plugins.themes.academic_pro.article.details##