自供能 NB-IoT 网络中的 RACH：能量可用性与性能评估
信号处理
2020-11-25 v1
摘要
NarrowBand-Internet of Things（NB-IoT）是一种新的 3GPP 无线接入技术，旨在以低功耗为延迟容忍应用中大量低吞吐、低成本设备提供更好的覆盖。为提供具有扩展覆盖的可靠连接，NB-IoT 在随机接入信道（RACH）过程和数据传输过程中均引入了重复传输方案。为避免 IoT 设备更换电池的困难，能量收集被视为支持 NB-IoT 网络能量持续性的一种有前景的解决方案。在这项工作中，我们分析自供能 NB-IoT 网络中的 RACH 成功概率，考虑重复的 preamble 传输和碰撞，其中每个有数据的 IoT 设备在其电池能量足以支持传输时才处于活跃状态。我们将能量水平的时序动态建模为生灭过程，推导每个 IoT 设备的能量可用性，并检查其对能量存储容量和重复值的依赖。我们表明在某些场景中，尽管能量收集具有随机性，能量可用性保持不变。我们还推导了在所得能量可用性下{随机选取}的 IoT 设备的 RACH 成功概率的精确表达式，并通过不同重复值下的仿真进行了验证。我们表明重复方案在轻流量场景中可有效提高 RACH 成功概率，但在重流量场景中仅略微改善该性能且信道资源利用非常低效。
引用
@article{arxiv.2011.11723,
title = {RACH in Self-Powered NB-IoT Networks: Energy Availability and Performance Evaluation},
author = {Yan Liu and Yansha Deng and Maged Elkashlan and Arumugam Nallanathan and Jinhong Yuan and Ranjan K. Mallik},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.11723},
year = {2020}
}
备注
14 pages, 13 figures, Accepted in IEEE TCOM