CN112492553B - NB-IoT***中MTC用户成簇的非正交接入方法 - Google Patents
NB-IoT***中MTC用户成簇的非正交接入方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112492553B CN112492553B CN202011286116.8A CN202011286116A CN112492553B CN 112492553 B CN112492553 B CN 112492553B CN 202011286116 A CN202011286116 A CN 202011286116A CN 112492553 B CN112492553 B CN 112492553B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cluster
- devices
- urllc
- mtc
- users
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
- H04W4/70—Services for machine-to-machine communication [M2M] or machine type communication [MTC]
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W72/00—Local resource management
- H04W72/04—Wireless resource allocation
- H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
- H04W72/0453—Resources in frequency domain, e.g. a carrier in FDMA
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W72/00—Local resource management
- H04W72/04—Wireless resource allocation
- H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
- H04W72/0473—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource the resource being transmission power
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W72/00—Local resource management
- H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
- H04W72/54—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria
- H04W72/541—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria using the level of interference
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
本发明公开一种NB‑IoT***中MTC用户成簇的非正交接入方法,将机器类型通信(MTC)设备被分配到NOMA簇中的不同列组,在那里它们通过相同的频率资源进行传输,其中用户为两种类型的机器通信(MTC)设备,包括大规模机器类型通信(MMTC)设备和超可靠低速度通信(URLLC)设备;主要包括步骤:(1)基站获取用户的下行信道信息。(2)在满足QoS要求的前提下,根据用户的信道信息进行分组。(3)分组之后,对用户进行功率分配。本发明可以有效的提升***的频谱效率,可用于基于NB‑IoT的MTC设备的数据传输。
Description
技术领域
本发明涉及本发明涉及到无线通信物联网技术领域,具体涉及NB-IoT***中MTC用户成簇的非正交接入方法。
背景技术
第五代(5G)移动网络服务有三种典型的使用场景,包括增强型移动宽带(eMBB)、大型机器型通信(mMTCs)和超可靠低延迟通信(URLLCs)。与eMBB不同,mMTC和URLLC主要针对物联网服务,被认为是国际电信联盟(ITU)所特有的两种机器式通信(MTCs)。mMTC和URLLC设备作为物联网的两个重要推动者,具有不同的特点。mMTC要求一个小区中共存的大量活动低功耗设备的连接性,这些设备以秒或小时的数量级传输延迟要求宽松的小数据包。与mMTC不同,超可靠的数据传输对于URLLC设备至关重要,同时它们用于关键应用时具有低延迟要求。
为了支持下一代移动网络的MTC,第三代合作伙伴计划(3GPP)对窄带物联网(NB-IoT)技术进行了标准化。特别是,NB-IoT在下行链路和上行链路180kHz的窄带宽上为低功率MTC设备提供广域的节能通信。
公开号CN111669836A公开一种NB-IoT***中上行链路资源调度方法,对NB-IoT业务进行分类并采取不同的资源调度策略。公开号CN111683410A公开一种基于NB IoT协议的应急性无线网络资源分配方法,应用于多监控终端节点构成的上行物联网网络。非正交多址接入(NOMA)技术能够通过功率域的叠加编码,使得多个的用户同时接入相同的频域或时域资源块,并使用串行干扰消除(SIC)技术对不同的用户进行依次解码,可以有效地提高资源利用率。因此,NOMA可以帮助NB-IoT***满足其大规模连接和高频谱效率的需求。
但是,在NB-IoT***中,很少有研究工作利用NOMA技术提升接入用户的数目,尤其是以成簇的方式保证不同服务质量需求(QoS)的MTC用户接入网络。
发明内容
本发明提出了一种新的基于NOMA的物联网模型,移动终端设备被分组到不同的NOMA簇中,并且在簇成员之间共享相同的频率资源。考虑到小区内干扰、传输功率和服务质量要求,MTC设备在每个NOMA簇中进行排序。目标是通过优化MTC设备的NOMA分簇和功率分配来最大化MTC设备的总下行链路传输速率。
为了解决上述技术问题,本发明提供了如下的技术方案:
本发明所采用的技术方案有:NB-IoT***中MTC用户成簇的非正交接入方法。具体而言,MTC设备被划分为不同的NOMA簇,并且在簇成员之间共享相同的频率资源。考虑到小区内的干扰、传输功率和QoS要求,对每个NOMA簇中的MTC设备进行排序。因此,根据NOMA簇成员的需求,将频谱资源分配给NOMA簇。其特征在于:包含一下步骤:
步骤S1:建立基于MTC设备的NOMA下行NB-IoT通信***,该***装配一个配有N个天线的基站,服务于K个用户,其中用户为两种不同类型的机器式通信(MTC)设备,包括U个大规模机器类型通信(mMTC)设备和M个超可靠低速度通信(URLLC)设备。mMTC和URLLC设备作为IoT的两个重要促成因素具有不同的特点。mMTC要求在一个小区中同时存在大量活跃的低功耗设备,这些设备以秒或小时的顺序传输延迟要求宽松的小数据包。与mMTC不同,超可靠的数据传输对于URLLC设备来说是必不可少的,因为它们用于关键应用,延迟严格限制在10毫秒或以内。注意,与mMTC设备相比,URLLC设备具有更高的数据速率要求。因此,在每个簇中,与mMTC设备相比,要求URLLC设备具有更低的等级。
步骤S2:基站分别获取到URLLC和mMTC设备的下行信道信息,在满足QoS要求的前提下,根据其获得的平均信道增益,首先对URLLC设备进行排序分组成簇,然后再对mMTC设备进行排序分组成簇。
步骤S3:分组成簇完成后,首先对每一簇组进行功率分配,使得不同的簇组之间的功率相等,进而分别对簇内URLLC和mMTC设备进行功率分配。
进一步地,步骤S2包含以下子步骤:
步骤S22:在URLLC簇过程中,如果URLLC设备的数量U小于NOMA簇的用户数量C,URLLC设备{1,...,U}被分配到NOMA簇的最低级别(k=1)。基于mMTC设备的平均信道增益,同样对mMTC设备进行降序排列,即,首先将{1,...,(C-U)}的mMTC设备被分配到最低的等级(k=1)的簇中{(U+1),...,C},剩余的{(C-U)+1,...,M}的mMTC设备被指派到下一个可用的簇。
步骤S23:如果URLLC设备的数量U大于NOMA簇的用户数量C,那么URLLC设备{1,...,C}被分配到NOMA簇的最低级别(k=1),则剩余的设备{C+1,...,U}将被分配到更高的簇级别。将定义为任何URLLC设备可以获得的最大成簇级别。同样对mMTC设备进行成簇,mMTC设备被分配到URLLC设备之后的下一个可用簇列。然后,/>的mMTC设备被分配到第/>个等级的簇/>剩余的/>的mMTC设备被指派到下一个可用的簇。
进一步地,步骤S3包含以下子步骤:计算功率分配
其中,功率分配系数α>1,Ln代表第n个簇中的用户数量,那么每个簇中的第一个用户的功率为:
通过固定功率分配系数α,每个用户的功率可以得出。
本发明相较于现有技术,具有以下的有益效果:
本发明的NB-IoT***中MTC用户成簇的非正交接入方法,考虑到了小区内干扰、传输功率和服务质量要求,MTC设备在每个NOMA簇中进行排名;优化MTC设备的NOMA成簇和资源分配使得MTC设备的总下行链路传输速率最大化。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明所提出的分组成簇方案的具体实施步骤。
图2为本发明与不进行分组成簇的***频谱效率性能对比图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例
NB-IoT***中MTC用户成簇的非正交接入方法,如图1所示,具体步骤如下:
建立基于MTC设备的NOMA下行NB-IoT通信***,该***装配一个配有N个天线的基站,服务于K个单天线用户,其中用户为两种类型的机器通信(MTC)设备,包括大规模机器类型通信(mMTC)设备和超可靠低速度通信(URLLCs)设备。mMTC设备要先于URLLC设备解码。
S1、基站获取用户的下行信道信息。
S2、在满足QoS要求的前提下,根据用户的平均信道增益进行分组成簇。
S3、分组之后,对用户进行功率分配。
在URLLC簇过程中,如果URLLC设备的数量U小于NOMA簇的用户数量C,URLLC设备{1,...,U}被分配到NOMA簇的最低级别(k=1)。与URLLC成簇方法类似,基于mMTC设备的平均信道增益,同样对mMTC设备进行降序排列,即,首先将{1,...,(C-U)}的mMTC设备被分配到最低的等级(k=1)的簇中{(U+1),...,C},剩余的{(C-U)+1,...,M}的mMTC设备被指派到下一个可用的簇。
如果URLLC设备的数量U大于NOMA簇的用户数量C,那么URLLC设备{1,...,C}被分配到NOMA簇的最低级别(k=1),则剩余的设备{C+1,...,U}将被分配到更高的成簇级别。将定义为任何URLLC设备可以获得的最大成簇级别。同样对mMTC设备进行聚类,mMTC设备被分配到URLLC设备之后的下一个可用簇列。然后,/>的mMTC设备被分配到第个等级的簇/>剩余的/>的mMTC设备被指派到下一个可用的簇。
进一步地,步骤S3包含以下子步骤:计算功率分配
其中,功率分配系数α>1,Ln代表第n个簇中的用户数量,那么每个簇中的第一个用户的功率为:
通过固定功率分配系数α,每个用户的功率可以得出。
在上述实施例步骤下,进行仿真,从而说明本发明的有益效果。如仿真结果图2,在不同信噪比情况下,本发明提出的分组成簇方案要明显优于未分组方案的频谱效率。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.NB-IoT***中MTC用户成簇的非正交接入方法,MTC设备被划分为不同的NOMA簇,并且每一簇的成员之间共享相同的频率资源;对每个NOMA簇中的MTC设备进行排序,根据NOMA簇成员的需求,将频谱资源分配给NOMA簇,其特征在于,包括以下步骤:
S1、基站获取用户的下行信道信息;
S2、在满足QoS要求的前提下,根据用户的平均信道增益进行分组成簇;
S3、分组之后,对用户进行功率分配;
S2中基站分别获取到URLLC设备和mMTC设备的下行信道信息,在满足QoS要求的前提下,根据其获得的平均信道增益,首先对URLLC设备进行排序分组成簇,然后再对mMTC设备进行排序分组成簇;
S2包含以下子步骤:
S22、在URLLC成簇过程中,如果URLLC设备的数量U小于NOMA簇的用户数量C,URLLC设备{1,...,U}被分配到NOMA簇的最低级别,k=1;基于mMTC设备的平均信道增益,同样对对mMTC设备进行降序排列,即,首先将{1,...,(C-U)}的mMTC设备被分配到最低的等级的簇中{(U+1),...,C},K=1,剩余的{(C-U)+1,...,M}的mMTC设备被指派到下一个可用的簇;
S23、如果URLLC设备的数量U大于NOMA簇的用户数量C,那么URLLC设备{1,...,C}被分配到NOMA簇的最低级别,k=1,则剩余的设备{C+1,...,U}将被分配到更高的级别;将定义为任何URLLC设备可以获得的最大簇级别;对mMTC设备进行成簇,mMTC设备被分配到URLLC设备之后的下一个可用簇列;然后,/>的mMTC设备被分配到第/>个等级的簇/>剩余的/>的mMTC设备被指派到下一个可用的簇;
S3中分组成簇完成后,首先对每一簇组进行功率分配,使得不同的簇组之间的功率相等,进而分别对簇内URLLC和mMTC设备进行功率分配;
S3中功率分配子问题如下:
其中,功率分配系数α>1,Ln代表第n个簇中的用户数量,每个簇中的第一个用户的功率为:
通过固定功率分配系数α,每个用户的功率可以得出。
2.如权利要求1所述的NB-IoT***中MTC用户成簇的非正交接入方法,其特征在于,S1中建立基于MTC设备的NOMA下行NB-IoT通信***,该***装配一个配有N个天线的基站,服务于K个用户,其中用户包括U个mMTC设备和M个URLLC设备。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011286116.8A CN112492553B (zh) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | NB-IoT***中MTC用户成簇的非正交接入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011286116.8A CN112492553B (zh) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | NB-IoT***中MTC用户成簇的非正交接入方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112492553A CN112492553A (zh) | 2021-03-12 |
CN112492553B true CN112492553B (zh) | 2023-06-27 |
Family
ID=74931028
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011286116.8A Active CN112492553B (zh) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | NB-IoT***中MTC用户成簇的非正交接入方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112492553B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115315021A (zh) * | 2022-08-09 | 2022-11-08 | 浙江工业大学 | 一种lstm-am辅助的多信道aloha随机接入方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110062359A (zh) * | 2019-04-02 | 2019-07-26 | 重庆邮电大学 | Mtc中基于noma短编码块传输的高可靠低迟延无线资源分配优化方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101912210B1 (ko) * | 2016-04-12 | 2018-10-26 | 고려대학교 산학협력단 | 동일한 자원으로 광대역 트래픽과 기계간 통신 트래픽 또는 초저지연 통신 트래픽을 동시에 다중화하여 전송하는 장치 및 그 방법 |
-
2020
- 2020-11-17 CN CN202011286116.8A patent/CN112492553B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110062359A (zh) * | 2019-04-02 | 2019-07-26 | 重庆邮电大学 | Mtc中基于noma短编码块传输的高可靠低迟延无线资源分配优化方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
NOMA aided narrowband IoT for machine type communications with user clustering;Ali Shahini, etc.;《IEEE》;全文 * |
机器类通信中基于NOMA短编码块传输的高可靠低迟延无线资源分配优化方案;谢显中等;《电子与信息学报》;第41卷(第11期);全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112492553A (zh) | 2021-03-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhong et al. | Traffic matching in 5G ultra-dense networks | |
JP5524286B2 (ja) | 要求レポートにおいて報告選択肢を選択することに関する方法および装置 | |
CN1300952C (zh) | 使用多发送/接收天线***的无线通信装置和方法 | |
CN104902431B (zh) | 一种lte网络中跨小区d2d通信频谱分配方法 | |
CN107466069A (zh) | 无线网络中基于双连接与非正交多址接入的能效优化方法 | |
CN113079577B (zh) | 基于embb和urllc共存场景下的资源分配方法 | |
CN108990160B (zh) | 一种基于改进蝙蝠算法的5g通信***容量优化方法 | |
CN112492553B (zh) | NB-IoT***中MTC用户成簇的非正交接入方法 | |
Hao et al. | Pilot allocation algorithm based on K-means clustering in cell-free massive MIMO systems | |
CN112994759A (zh) | 一种基于ofdm的协作中继d2d通信方法 | |
JP4554518B2 (ja) | トラフィックチャネルを用いてユーザデータを伝送する方法及び装置 | |
Rozario et al. | Hybrid TDMA-NOMA based M2M communications over cellular networks with dynamic clustering and 3D channel models | |
CN115442914A (zh) | 基于传输时隙电力业务差异化的WiFi6接入资源优化方法 | |
Li et al. | Resource management for non-orthogonal multiple access based machine type communications | |
CN111953463B (zh) | 一种基于用户分簇的导频分配方法 | |
Shilpa et al. | Spreading factor optimization for interference mitigation in dense indoor lora networks | |
McBeath et al. | VoIP support using group resource allocation based on the UMB system | |
Duan et al. | Research on spectrum allocation of HF access network based on intelligent frequency hopping | |
Gholami et al. | Utilizing Non-Orthogonal Multiple Access for Both Latency and Energy Efficiency Improvement in TSCH-Based WSNs | |
CN114745735B (zh) | 一种基于大规模IoT场景的高能效高可靠的资源分配方法 | |
CN114501478B (zh) | 一种基于速率-延迟的NB-IoT网络资源调度方法 | |
RU2320086C2 (ru) | Способы и устройство передачи пользовательских данных с использованием информационного канала | |
Panajotović et al. | Capacity performance of uplink NOMA system with 2K+ 1 users over Fisher-Snedecor composite fading channels | |
JP5054142B2 (ja) | トラフィックチャネルを用いてユーザデータを伝送する方法及び装置 | |
Muhamad et al. | A review on energy saving techniques for wireless local area networks (WLAN) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |