بهبود احتمال اتصال‌پذیری کاربران لبه سلول در شبکه‌های سلولی بی‌سیم مجهز به سطوح هوشمند بازپیکربندی‌پذیر با بهره‌گیری از تکنیک دسترسی چندگانه غیرمتعامد همکارانه

این مقاله به تحلیل و بهبود اتصال‌پذیری کاربران لبه سلول در شبکه‌های سلولی نسل آینده مبتنی بر فناوری‌های پیشرفته و نوین می‌پردازد. برای این منظور از یک معماری ترکیبی شامل سیستم‌های مجهز به تنوع فضایی، سطوح هوشمند بازپیکربندی‌پذیر با ارائه الگوی هدفمند ارسال سیگنال و تکنیک دسترسی چندگانه غیرمتعامد همکارانه استفاده شده است. در این طرح، کاربران درون سلولی (یا نزدیک) به عنوان رله‌های مجازی عمل کرده و با بهره‌گیری از تلفیق مسیرهای مستقیم، مشارکتی و بازتابی از طریق سطوح هوشمند بازپیکربندی‌پذیر، به تقویت و بهینه‌سازی ارتباط کاربران لبه سلول (یا دور) کمک می‌کنند. یک مکانیزم سوئیچینگ مبتنی بر آستانه نسبت سیگنال به نویز و تداخل برای فعال‌سازی هوشمند همکاری کاربر درون سلولی نیز پیشنهاد شده است که تنها در صورت بهبود معنادار عملکرد و نرخ داده هدف بر مبنای رابطه شانون، رمزگشایی و بهره‌وری منابع، اقدام به ارسال سیگنال کمکی می‌کند. این امر از همکاری‌های غیرضروری که منجر به افزایش اضافه‌بار سیگنالینگ و مصرف انرژی می‌شوند، جلوگیری می‌کند. تحلیل آماری احتمال اتصال کاربران، محکی جهت درک کیفیت پوشش و عملکرد کلی در شبکه‌های سلولی شناخته شده است. البته، تحلیل آماری احتمال اتصال کاربران لبه سلولی در این نوع شبکه‌ها با چالش‌های خاصی مواجه است. این چالش‌ها شامل تاثیر محو شدن کانال و اثر لغو تداخل متوالی در کاربران رله می‌باشد. نتایج عددی با صد هزار نمونه‌گیری معتبر و شبیه‌سازی‌ها نشان‌دهنده بهبود چشمگیر قابلیت اطمینان و کاهش احتمال قطع ارتباط در مقایسه با سایر روش‌های متعارف تکنیک دسترسی چندگانه غیرمتعامد همکارانه بدون تجهیز با سطوح هوشمند بازپیکربندی‌پذیر و آستانه بهینه است.

improving the connectivity probability of cell-edge users in wireless cellular networks equipped with reconfigurable intelligent surfaces using cooperative non-orthogonal multiple access technique

this paper analyzes and enhances the connectivity of cell-edge users in next-generation cellular networks based on advanced and modern technologies. to this end, a hybrid architecture is employed, incorporating systems equipped with spatial diversity, reconfigurable intelligent surfaces with targeted signal transmission patterns, and cooperative non-orthogonal multiple access techniques. in this scheme, inner-cell (or proximal) users act as virtual relays and, by leveraging the integration of direct, cooperative, and reflective paths via reconfigurable intelligent surfaces, contribute to reinforcing and optimizing the communication for cell-edge (or distant) users. a threshold-based signal-to interference plus noise ratio switching mechanism is also proposed for intelligently activating inner-cell user cooperation, which triggers auxiliary signal transmission only when a significant improvement in target performance and data rate based on the shannon relation decoding, and resource efficiency is achieved. this prevents unnecessary collaborations that lead to increased signaling overhead and energy consumption. statistical analysis of user connectivity probability is a recognized benchmark for understanding coverage quality and overall performance in cellular networks. however, the statistical analysis of cell-edge user connectivity probability in such networks faces specific challenges, including the impact of channel fading and the effect of successive interference cancellation in relay users. numerical results with one hundred thousand valid samples and simulations demonstrate a significant improvement in reliability and a reduction in outage probability compared to other conventional cooperative non-orthogonal multiple access techniques without reconfigurable intelligent surfaces equipment and optimal threshold.