基于随机几何的大规模机器类通信中免授权NOMA的建模、分析与优化
信息论
2022-09-07 v1 信号处理
math.IT
摘要
大规模机器类通信（mMTC）是支撑蓬勃发展的物联网（IoTs）应用的关键场景。在mMTC中，尽管大量设备注册到接入点（AP），但同一时刻仅有极少数设备处于活跃状态并进行上行短包传输，这需要新颖的协议与接收机设计以实现高效数据传输和准确多用户检测（MUD）。针对该问题，提出了免授权非正交多址（GF-NOMA）协议。在GF-NOMA中，活跃设备可在一个时帧内直接一并发送其前导和数据符号，而无需AP授权。采用基于压缩感知（CS）的接收机进行基于非正交前导（NOP）的MUD，并利用连续干扰消除来解码叠加的数据信号。本文从网络部署的角度，通过随机几何（SG）对基于CS的GF-NOMA mMTC系统进行建模、分析与优化。基于SG网络模型，我们首先分析了前导阶段基于CS的MUD的成功概率及信道估计误差，然后分析了数据阶段的平均聚合数据速率。由于物联网应用对低能耗、低基础设施成本和灵活部署的高要求，我们通过数值方法优化了GF-NOMA的能效和AP覆盖效率。通过蒙特卡洛仿真验证了我们分析的有效性。仿真结果还表明，采用NOP的基于CS的GF-NOMA比基于竞争的采用正交前导的GF-NOMA以及基于CS的免授权正交多址具有更好的MUD和数据速率性能。
引用
@article{arxiv.2004.02171,
title = {Modeling, Analysis, and Optimization of Grant-Free NOMA in Massive MTC via Stochastic Geometry},
author = {Jiaqi Liu and Gang Wu and Xiaoxu Zhang and Shu Fang and Shaoqian Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.02171},
year = {2022}
}
备注
This paper is submitted to IEEE Internet Of Things Journal