بيشينه‌سازي چندهدفي ظرفيت مؤثر رله‌هاي نيمه دوطرفه و تمام دوطرفه دومسيره در ارسال بسته‌هاي كوچك

Multi-Objective Effective Capacity Maximization of Two Way Full- Duplex and Half-Duplex relays with Finite Block Length Packets Transmission

جهت برآورد الزامات تأخير در سيستم­هاي مخابراتي، در اين مقاله يك شبكه مشاركتي تحت سناريوي بسته­ هاي كوچك در كانال محو شونده رايلي را ارائه كرده‌ايم. رله­ موردنظر مي­تواند به­صورت نيمه دوطرفه دومسيره يا تمام دوطرفه دومسيره باشد. همچنين جهت برآورد واقعي­تر و كاهش تأخير در ارتباطات، ارسال و دريافت با بسته هاي با طول كوچك در نظر گرفته شده است. ظرفيت مؤثر معيار مناسب جهت بررسي نرخ ارسال تحت قيد تأخير است. بنابراين در اينجا به عنوان معيار ارزيابي عملكرد در نظر گرفته مي ­شود. هنگام استفاده از رله دومسيره، دو گره با استفاده از رله با يكديگر تبادل داده مي­ كنند. اولويت و الزامات دو گره لزوماً مشابه يكديگر نيست. بنابراين جهت افزايش عملكرد، از بهينه­ سازي چندهدفي استفاده مي ­كنيم. به اين ترتيب، توان ثابت موجود در شبكه، با استفاده از بهينه ­سازي چندهدفي، بين رله و دو گره طوري تقسيم مي­شود كه ظرفيت مؤثر دو گره بيشينه شود. با توجه به شرايط مسئله، مقدار بهينه توان تخصيص­ يافته به رله و گره­ها قابل محاسبه است. اما با توجه به پيچيدگي و زمانبر بودن انجام محاسبات، روش تقريبي جهت افزايش سرعت محاسبات ارائه شده است كه عملكرد بسيار نزديكي با حل بهينه دارد. در انتها نيز مقايسه­ هاي متنوع در شرايط مختلف بين عملكرد رله نيمه دوطرفه و تمام دوطرفه انجام شده و بهبود عملكرد تخصيص توان چندهدفي مخصوصاً در حالتي كه رله بين گره­ها قرار نگرفته، نشان داده شده است.

In order to satisfy the delay requirements of telecommunication systems, in this paper, we present a cooperative network with the short packet transmission in the Rayleigh fading channel. The desired relay can be implemented as a two-way half-duplex (HD) or a two-way full-duplex (FD). Also, for more accurate satisfaction and reduction of communication delays, sending and receiving with short packets is considered. Effective capacity appropriately measures the transmission rate under the delay constraint. Therefore, it is considered as a performance evaluation criterion here. With a two-way relay, two nodes exchange data with each other using a relay simultaneously. The priorities and requirements of the two nodes are not necessarily the same. Therefore, to increase performance, the system is modeled and solved as a multi-objective problem. In this way, the available power in the network is divided between the relay and two nodes, and the effective capacity of the two nodes is maximized. Depending on the different conditions, the optimal amount of allocated power to relay and nodes is calculated. However, due to the complexity and time consuming calculations, an approximate method which speeds up the calculation is presented. The approximated solution has a very close performance to the optimal allocated power. Finally, various comparisons have been made in different conditions between the performance of two-way HD and two-way FD relays. The improvement of multi-objective power allocation has been shown, especially when the relay is not located in the middle of two nodes.