Communication publiée dans un ouvrage (Colloques, congrès, conférences scientifiques et actes)
MARL-aided Spectral Efficiency Maximization in Multi-Tier NTN Operating Multi-Connectivity with Different Waveforms for PAYG Service
DAZHI, Michael; Hayder Al-Hraishawi; Bhavani Shankar et al.
2024In 2024 IEEE 100th Vehicular Technology Conference (VTC2024-Fall)
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MARL_Multi-Tier NTN_VTC-Fall 2024.pdf
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Résumé :
[en] This paper explores multi-connectivity (MC) techniques to enhance spectral efficiency (SE) of multi-tiered non-terrestrial networks (NTNs) in a pay-as-you-go (PAYG) service model, in which subscribers pay based on the volume of data consumed. The key objective is to maximize SE, and a resource allocation architecture is proposed to incorporate a multi-tier NTN with a hybrid gateway station (HGS) that manages the orbital satellites through co-located gateway antennas. This architecture operates with two different waveforms: 5G New Radio (NR) and DVB-S2X, both adapted into the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) protocol stack, allowing for carrier capacity merging from all links with varying waveforms at the receiving user. To this end, a non-convex combinatorial optimization problem is formulated with inequality constraints and solved using a multi-agent reinforcement learning (MARL) aided resource allocation algorithm. This algorithm functions using the channel quality indicator (CQI) obtained for the different waveforms and under two channel conditions of clear sky (CS) and rain fading (RFD), to intelligently configure a resource allocation pattern which maximizes SE. The proposed algorithm is compared to proportional fairness (PF) and bottleneck max fairness (BMF) algorithms, and it outperforms in terms of SE by 11.16% and 24.15%, respectively.
Centre de recherche :
Interdisciplinary Centre for Security, Reliability and Trust (SnT) > SIGCOM - Signal Processing & Communications
Disciplines :
Sciences informatiques
Auteur, co-auteur :
DAZHI, Michael ;  University of Luxembourg > Interdisciplinary Centre for Security, Reliability and Trust (SNT) > SigCom
Hayder Al-Hraishawi
Bhavani Shankar;  University of Luxembourg
Symeon Chatzinotas;  University of Luxembourg
Co-auteurs externes :
no
Langue du document :
Anglais
Titre :
MARL-aided Spectral Efficiency Maximization in Multi-Tier NTN Operating Multi-Connectivity with Different Waveforms for PAYG Service
Date de publication/diffusion :
2024
Nom de la manifestation :
2024 IEEE 100th Vehicular Technology Conference (VTC2024-Fall)
Organisateur de la manifestation :
IEEE Vehicular Technology Society
Lieu de la manifestation :
Washington DC, Etats-Unis
Date de la manifestation :
7 - 10 October 2024
Manifestation à portée :
International
Titre de l'ouvrage principal :
2024 IEEE 100th Vehicular Technology Conference (VTC2024-Fall)
Maison d'édition :
IEEE, Washington DC, Inconnu/non spécifié
Pagination :
1 - 7
Peer reviewed :
Peer reviewed
Focus Area :
Computational Sciences
Objectif de développement durable (ODD) :
9. Industrie, innovation et infrastructure
Projet européen :
HE - 101131481 - SOVEREIGN - distributed ledger technologies and user-driven automation towards self-SOVEREIGN mobile data access in beyond 5G networks
Intitulé du projet de recherche :
R-AGR-3929 - IPBG19/14016225/INSTRUCT - SES - CHATZINOTAS Symeon
Organisme subsidiant :
FNR - Fonds National de la Recherche
Union Européenne
Disponible sur ORBilu :
depuis le 31 octobre 2024

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