蜂窝物联网中大规模非正交传输活跃节点设备检测与性能分析

Active device detection and performance analysis of massive non-orthogonal transmissions in cellular Internet of Things

Donghong Cai, Pingzhi Fan, Qiuyun Zou, Yanqing Xu, 

Zhiguo Ding & Zhiquan Liu.

Sci China Inf Sci, 2021, DOI: 10.1007/s11432-021-3328-y

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概要

本文研究了具有大规模物联网(IoT)节点设备的蜂窝网络中上行链路和下行链路传输的多址接入方案。在现有窄带IoT的上行和下行传输中，分别采用了单载波频分多址和正交频分多址，均属于正交多址(OMA)方案。与这些OMA方案不同，本文针对短包传输的蜂窝物联网提出了两种非正交多址(NOMA)方案。特别地，提出了一种基于广义期望一致性信号恢复的算法来估计上行链路传输中的活跃节点设备、信道状态信息和数据，其中所有活跃节点设备都可以在免授权的情况下通过相同的资源块传输其导频和数据。另一方面，在上行链路传输期间估计的活跃节点设备被分成多组用于下行链路传输，在性能和检测复杂度之间取得折中。此外，分析了使用低分辨率模数转换器(ADC)的上行链路和下行链路传输的数据错误率，揭示了估计误差、ADC比特、分组长度和消息比特等关键参数的影响。

仿真和分析结果均证明了所提出的NOMA方案和算法的优异性能，特别是在活跃节点设备、信道和数据估计方面。更重要的是，所获结果表明，当按照所提出的策略选择一组节点设备的信息比特时，下行链路NOMA的数据错误率性能优于OMA。

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