In this paper, the problem of distributed energy-efficiency maximization in energy-harvesting uplink non-orthogonal multiple-access (NOMA) relay ad-hoc networks is considered. Particularly, the aim is to allow each user to maximize its energy-efficiency (EE) in a distributed manner over an energy-harvesting amplify-and-forward relay, while satisfying its quality-of-service (QoS) constraint. To this aim, the centralized energy-efficiency maximizing power allocation (C-EE-MAX-PA) problem is formulated as a multi-objective optimization problem, which is NP-complete, and thus is computationally-expensive. In turn, a distributed game-theoretic power control algorithm is proposed, whereby each user iteratively updates its transmit energy such that its EE is maximized, ultimately converging to the unique generalized Nash equilibrium (GNE), and with proven Pareto-optimality. Simulation results are presented to validate the proposed algorithm, which is shown to yield the Pareto-optimal solution of the C-EE-MAX-PA problem; however, at lower computational-complexity, while satisfying the users’ QoS constraints. Moreover, light is shed on the effect of the minimum rate requirement as well as the relay harvested energy on the energy-efficiency of the network users. Lastly, this work constitutes a step towards developing sustainable and computationally-efficient algorithmic solutions for EE maximization in NOMA relay ad-hoc networks, and thus, discussions on some of the potential applications as well as practical aspects of the proposed algorithm are given.

本文考虑了能量收集上行非正交多址（NOMA）中继自组织网络中的分布式能量效率最大化问题。特别地，目标是允许每个用户通过能量收集放大转发中继以分布式方式最大化其能量效率（EE），同时满足其服务质​​量（QoS）约束。为此，集中式能量效率最大化功率分配（C-EE-MAX-PA）问题被公式化为一个多目标优化问题，该问题是NP完全的，因此计算量大。继而，提出了一种分布式博弈论的功率控制算法，其中，每个用户迭代更新其发射能量，从而使其EE最大化，最终收敛到唯一的广义纳什均衡（GNE），并具有经过验证的帕累托最优性。仿真结果验证了所提算法的有效性，证明了该算法能产生C-EE-MAX-PA问题的帕累托最优解。然而，在较低的计算复杂度的同时，又满足了用户的QoS约束。此外，对最小速率要求的影响以及中继收集的能量对网络用户的能源效率的影响也得以阐明。最后，这项工作构成了在NOMA中继自组网中为EE最大化开发可持续且计算效率高的算法解决方案的步骤，因此，对所提出算法的一些潜在应用以及实践方面进行了讨论。证明可以产生C-EE-MAX-PA问题的帕累托最优解; 然而，在较低的计算复杂度的同时，又满足了用户的QoS约束。此外，对最小速率要求的影响以及中继收集的能量对网络用户的能源效率的影响也得以阐明。最后，这项工作构成了在NOMA中继自组网中为EE最大化开发可持续且计算效率高的算法解决方案的步骤，因此，对所提出算法的一些潜在应用以及实践方面进行了讨论。证明可以产生C-EE-MAX-PA问题的帕累托最优解; 然而，在较低的计算复杂度的同时，又满足了用户的QoS约束。此外，对最小速率要求的影响以及中继收集的能量对网络用户的能源效率的影响也得以阐明。最后，这项工作构成了在NOMA中继自组网中为EE最大化开发可持续且计算效率高的算法解决方案的步骤，因此，对所提出算法的一些潜在应用以及实践方面进行了讨论。可以了解最小速率要求以及中继收集的能量对网络用户的能效的影响。最后，这项工作构成了朝着在NOMA中继自组织网络中发展可持续性和计算效率高的EE最大化的算法解决方案迈出的一步，因此，对所提出算法的一些潜在应用以及实践方面进行了讨论。可以了解最小速率要求以及中继收集的能量对网络用户的能效的影响。最后，这项工作构成了在NOMA中继自组网中为EE最大化开发可持续且计算效率高的算法解决方案的步骤，因此，对所提出算法的一些潜在应用以及实践方面进行了讨论。