Spectrum Sharing for Internet of Things: A Survey
物联网（IoT）是一个很有前途的范例，可以在5G及更高级别中容纳大量设备连接。为了为未来的物联网铺平道路，应该提前规划频谱。由于可用频谱资源的稀缺性，频谱共享是物联网的首选解决方案。特别是，移动运营商倾向于利用当前蜂窝网络的现有标准和基础设施，并在授权蜂窝频谱内部署物联网。然而，专有公司更喜欢在未经许可的频谱内部署物联网，以避免任何许可费。在本文中，我们提供了对部署在授权蜂窝频谱和未授权频谱内的流行物联网技术的调查。值得注意的是，重点将放在频谱共享解决方案，包括共享频谱，干扰模型和干扰管理。为此，我们讨论了不同物联网技术的优点和缺点。最后，我们确定了未来物联网面临的挑战，并提出了潜在的研究方向。
2018-10-10 cs.IT cs.NI math.IT
Energy-Efficient Massive IoT Shared Spectrum Access over UAV-enabled Cellular Networks
数据聚合已成为支持大规模物联网（IoT）的新兴范例，这是第五代新无线电（5G-NR）的一个新的关键用例。事实上，数据聚合器可以补充蜂窝基站并处理物联网流量以减少网络拥塞。在本文中，我们考虑使用移动数据聚合器，例如，无人机，收集物联网流量并将其聚合到网络。具体来说，我们首先讨论如何在无人机存在的情况下在蜂窝用户（UE）和物联网设备之间共享频谱，提出一种时分复用协议。我们使用随机几何分析该协议，比较它的标准频谱共享和正交分配协议。然后，我们制定了一个随机优化问题，以优化标称物联网发射功率，最大限度地提高受干扰约束的物联网设备的平均能效（EE），以保护UE。仿真结果验证了该协议的理论和有效性。结果表明，使用无人机来聚合物联网流量，提高了物联网设备的EE，但EE会随着高度的增加而降低。同样重要的是，优化发射功率对于进一步提高EE至关重要，同时确保与UE的公平共存。
2020-05-25 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Uplink Cellular IoT Using Different Deployments of Data Aggregators
数据聚合是实现物联网（IoT）通信蜂窝支持的有效解决方案。事实上，它有助于缓解信道拥塞，减少通信范围，并延长电池寿命。在本文中，我们使用随机几何来分析使用不同聚合器部署策略的上行链路蜂窝物联网的性能，包括地面和空中聚合器，例如，无人机或无人驾驶飞行器。我们专注于物联网特定的性能指标，通常由3GPP使用。具体来说，我们推导出平均发射功耗的封闭式表达式，这是确定物联网设备寿命的关键，以及最大耦合损耗，这对于确定蜂窝系统可以支持的最大覆盖范围至关重要。仿真结果验证了推导的理论表达式。结果表明，空中聚合器可以显着延长设备的寿命，并提供优越的覆盖范围相比，其他部署策略。此外，当聚合器密集部署时，随机部署表现良好，而当设备更加集群时，优化单个地面聚合器的位置是有益的。
2018-12-04 cs.IT math.IT
Multi-User Multi-IoT-Device Symbiotic Radio: A Novel Massive Access Scheme for Cellular IoT
本文提出多用户多物联网设备共生无线电系统以支撑蜂窝物联网海量接入，设计鲁棒波束成形方案降低发射功率，还提出基于到达方向的低反馈开销波束成形方法，仿真验证了系统与方法的有效性。
2023-11-06 cs.IT eess.SP math.IT
Integrated Sensing, Computation and Communication in B5G Cellular Internet of Things
在本文中，我们研究了第五代（B5G）蜂窝物联网（IoT）网络中的集成传感，计算和通信（SCC）问题。针对B5G蜂窝物联网的特点，提出了一种融合SCC的大规模物联网综合设计框架。对于感测，通过使用无线多址信道上的非正交通信将IoT设备处的高度准确的感测信息发送到基站（BS）。同时，在计算方面，采用了一种新的技术，即空中计算（AirComp），通过利用无线多址信道的叠加特性，大大减少了大量数据聚合的延迟。为了协调同频干扰以提高集成SCC的B5G蜂窝物联网的整体性能，分别从计算误差最小化和加权和速率最大化的角度提出了两种联合波束成形设计算法。最后，大量的仿真结果验证了所提出的算法对B5G蜂窝物联网的有效性。
2020-09-16 cs.IT math.IT
A Primer on 3GPP Narrowband Internet of Things (NB-IoT)
窄带物联网（NB-IoT）是3GPP Release 13中引入的新蜂窝技术，用于为物联网（IoT）提供广域覆盖。本文概述了NB-IoT的空中接口。我们描述了NB-IoT如何满足关键的物联网需求，例如部署灵活性，低设备复杂性，长电池寿命，支持小区中的大量设备，以及超越现有蜂窝技术的显著覆盖范围扩展。我们还分享了第13版中NB-IoT标准化过程中的各种设计原理，并指出了NB-IoT未来发展的几个开放领域。
2016-06-13 cs.IT cs.NI math.IT
An Enhanced Random Access with Preamble-Assisted Short-Packet Transmissions for Cellular IoT Communications
我们提出了一种增强的随机接入（RA）与随机辅助短分组传输，以支持蜂窝物联网（IoT）通信。所提出的方案的关键特征是基站（例如，LTE网络中的eNodeB）利用RA码作为上行链路参考信号来估计IoT设备的上行链路信道状态信息，这随后提供了在RA过程期间发送短分组而无需额外信令的额外机会（例如，连接和调度请求）。通过仿真，我们评估所提出的方案的性能的信道估计均方误差，比特出错率，前导码冲突概率，和短分组传输的成功概率。结果表明，该方案通过有效地结合多天线技术和检测技术，能够在RA过程中支持可靠的、低延迟的短分组传输。
2019-04-06 cs.IT math.IT
Latency of Concatenating Unlicensed LPWAN with Cellular IoT: An Experimental QoE Study
开发高效采用、部署和维护的低功耗广域网（LPWAN）解决方案对于智慧城市至关重要。非授权LPWAN的服务质量差，以及LTE-M/NB-IoT的高服务成本是这些技术的关键缺点。将未经许可的LPWAN与许可的LPWAN相结合可以克服这些限制并利用它们的好处。然而，级联LPWAN架构将不可避免地导致可能影响用户体验质量（QoE）的过度延迟。为了评估该系统的实际可行性，我们首先提出了一个级联LPWAN架构，并通过实验测量了端到端（E2 E）延迟的统计数据。级联延迟裕度是通过用不同的LPWAN架构方案（即，用未授权IoT（独立LoRa）、蜂窝IoT（独立LTE-M）和级联IoT（与LTE-M对接的LoRa））来对LPWAN进行基准测试来确定的。通过对30，000个数据点的E2 E延迟的广泛实验测量活动，我们表明，由于LPWAN接口导致的额外延迟平均不到300毫秒。概念验证结果表明，对于人类感知和决策处于循环中的智能城市用例，将未授权LPWAN与蜂窝物联网连接的延迟可以忽略不计。
2021-05-30 cs.AR cs.IT cs.NI
Adaptive Rate NOMA for Cellular IoT Networks
物联网（IoT）技术被设想为通过互连数十亿个传感器/设备来实现各种实时应用，这些传感器/设备被部署来观察一些随机的物理过程。这些物联网设备依赖于低功耗广域无线连接来传输其相关随机过程的状态更新，大多数情况下是固定的，但规模较小。蜂窝网络被视为向物联网设备提供可靠无线连接的自然候选者。然而，对这些大量设备的常规正交多址（OMA）预计会降低频谱效率。作为OMA的一种有前途的替代方案，蜂窝基站（BS）可以采用非正交多址（NOMA）来进行移动用户和IoT设备的上行链路传输。特别地，上行链路NOMA可以被配置为使得移动用户可以基于其信道条件来适配传输速率，而IoT设备以固定速率进行传输。对于这种设置，我们使用随机几何分析移动用户的遍历容量和物联网设备的平均本地延迟。我们的分析表明，当物联网设备的延迟约束严格时，上述NOMA配置可以为移动用户提供比OMA更好的遍历容量。此外，我们还表明，在相同的延迟约束下，NOMA可以支持比OMA更大的物联网设备的数据包大小。
2021-12-03 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Efficient Activation and Uplink Transmission for Cellular IoT
考虑一个大规模蜂窝网络，其中基站（BS）为大量物联网（IoT）设备提供服务。由于物联网设备由容量有限的电池供电，因此如何延长其工作寿命是蜂窝物联网系统成功的首要问题。本文提出了如何使用BS以节能的方式经由下行链路信令来管理IoT设备的活动和休眠操作模式，以及IoT设备如何执行节能的上行链路功率控制以改善其上行链路覆盖。我们首先调查的基本统计特性的激活信令过程中引起的BS，想要激活在他们的小区中的设备，这有助于获得整洁的表达式的真，假和总的激活概率，揭示联合下行链路功率控制和BS协调是一种有效的手段，以显着提高激活性能。然后，我们提出了一种用于物联网设备的节能上行链路功率控制，该控制可以节省功率并同时改善上行链路覆盖概率。我们还提出了一个节能的下行链路功率控制和BS协调方案，这是显着提高激活和上行链路覆盖性能在同一时间。
2019-09-09 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Uplink and Downlink Coverage Analysis of Cellular-based RF-powered IoT Network
环境射频（RF）能量收集由于其普遍性和成本效益，已成为大规模物联网（IoT）生态系统中为小型设备和传感器供电的有前途的解决方案。在本文中，我们研究了基于蜂窝的环境RF能量收集物联网的联合上行链路和下行链路覆盖，其中蜂窝网络被假设为RF能量的唯一来源。我们考虑用于功率和信息传输的基于时分的方法，其中每个时隙被划分为三个子时隙：（i）充电子时隙，在该充电子时隙期间，蜂窝基站（BS）充当IoT设备的RF充电器，IoT设备然后使用在该子时隙中收集的能量用于在剩余的两个子时隙期间的信息发送和/或接收，（ii）下行链路子时隙，在该下行链路子时隙期间，IoT设备从相关联的BS接收信息，以及（iii）上行链路子时隙，在该上行链路子时隙期间，IoT设备向相关联的BS发送信息。对于该设置，我们表征联合覆盖概率，其是典型设备在给定时隙中收获足够能量并且相对于其相关联BS在上行链路和下行链路信号干扰噪声比（SINR）覆盖下的事件的联合概率。该度量显著地概括了关于能量收集通信的现有技术，该现有技术通常分别集中于下行链路或上行链路覆盖。关键的技术挑战在于处理在充电子时隙中收集的能量的量与下行链路和上行链路子时隙中的信息信号质量（SINR）之间的相关性。主导的BS为基础的方法来获得紧密的近似，这个联合覆盖概率。还提供了几个系统设计见解，包括与定期供电的物联网网络的比较和吞吐量最佳时隙划分。
2017-05-18 cs.IT math.IT
Optimal Resource Allocation for Full-Duplex IoT Systems Underlaying Cellular Networks with Mutual SIC NOMA
设备到设备（D2D）和非正交多址（NOMA）是满足下一代移动通信在物联网（IoT）服务的网络密度和多样性方面的挑战的有前景的技术。本文通过优化信道和功率分配来解决蜂窝网络下的物联网系统中最大化D2D总吞吐量的问题。NOMA用于管理蜂窝用户和全双工（FD）物联网设备之间的干扰。为此目的，识别相互连续干扰消除（SIC）条件以允许同时在基站级别去除D2D设备干扰和在D2D设备级别去除蜂窝用户（CU）干扰。为了最佳地解决联合信道和功率分配（PA）问题，阐述了FD上下文中PA问题的时间有效的解决方案。通过图形表示，在恒定的时间复杂度下，有效地解决了复杂的非凸PA问题。这使得通过连续地解决单独的PA和信道分配问题来实现全局最优分辨率。将所提出的策略的性能与经典的最先进的FD和HD场景进行比较，其中SIC不应用于CU和IoT设备之间。结果表明，在HD或FD场景中，通过在IoT蜂窝上下文中应用相互SIC NOMA可以实现重要的增益。
2021-04-08 cs.IT eess.SP math.IT
On the Bound of Energy Consumption in Cellular IoT Networks
预计数十亿传感器将通过新兴的物联网（IoT）技术连接到互联网。这些传感器中的许多传感器将主要使用无线技术连接，使用电池作为其唯一的能源，这使得优化其能源消耗至关重要。在本文中，我们提供了一个基于香农容量制定的物联网终端设备的能耗曲线及其下限的分析框架。我们扩展了这项研究，通过利用ISM频段中随机几何和实际干扰测量的工具，基于物联网网关的随机几何分布对平均能耗性能进行建模。实验数据，干扰测量和蒙特卡洛模拟验证所提出的分析框架，结果表明，目前的网络基础设施的性能是有界的两个极端的几何模型之间的可扩展性。本研究考虑了网关所看到的干扰，无论其来源如何。
2021-06-10 cs.IT math.IT
A Preamble Collision Resolution Scheme via Tagged Preambles for Cellular IoT/M2M Communications
在本文中，我们提出了一个前同步码（PA）冲突解决（PACR）方案的基础上，通过标记的PA捕获的多个定时提前（TA）值。在所提出的PACR方案中，标签被嵌入在随机接入（RA）PA中，并且在标签检测过程期间针对单个检测到的PA捕获多个TA值。所提出的PACR方案显着提高RA的成功概率为固定的机器节点，因为使用冲突的PA的节点可以成功地完成相应的RA使用独占的数据资源块。
2017-08-14 cs.IT math.IT
Multiple Access Design for Symbiotic Radios: Facilitating Massive IoT Connections with Cellular Networks
共生无线电（SR）已成为支持大规模物联网（IoT）连接的频谱和节能范例。本文提出了两种多址接入方案，以促进使用基于SR技术的蜂窝网络的大规模物联网连接，即同时接入（SA）方案和选择分集接入（SDA）方案。在SA方案中，基站（BS）向接收器发送信息，而多个IoT设备通过将BS信号被动地反向散射到接收器来同时发送它们的信息，而在SDA方案中，只有具有最强反向散射链路的IoT设备向接收器发送信息。在这两种方案中，接收器联合解码来自BS和IoT设备的信息。为了评估上述两种方案，在本文中，我们推导出了蜂窝和物联网传输的遍历速率和中断概率的封闭表达式。最后，数值结果验证了理论分析，并比较了两种多址接入方案。当IoT设备的数量较少时，SDA方案更有吸引力，因为它可以显著降低计算复杂性，同时实现与SA方案等效的性能。当IoT设备的数量很大时，SA方案是优选的，因为它保证了显著更好的速率性能和更低的中断概率。
2023-03-24 cs.IT cs.SY eess.SY
Throughput and Age of Information in a Cellular-based IoT Network
本文研究了基于蜂窝的物联网（IoT）网络中设备到设备（D2 D）通信和实时监控系统之间的相互作用。特别地，除了IoT设备以D2 D方式彼此直接通信的可能性之外，我们认为它们频繁地向它们最近的基站（BS）发送时间敏感的敏感信息/状态更新（关于一些底层物理过程）。通过将物联网设备的位置建模为双极泊松点过程（PPP），将BS的位置建模为另一个独立的PPP，我们分别从网络吞吐量和信息量（AoI）方面表征了D2 D链路和状态更新链路的性能。我们考虑一个最大功率约束和距离相关的分数功率控制的所有状态更新传输。因此，允许发送状态更新的IoT设备的位置被限制在Johnson-Mehl单元内。对于该设置，通过导出D2 D链路的平均成功概率来获得平均网络吞吐量，而通过导出状态更新链路的成功概率和调度概率两者的时间均值的矩来获得时间平均AoI的空间矩。
2021-06-19 cs.IT eess.SP math.IT
Tractable Stochastic Geometry Model for IoT Access in LTE Networks
物联网（IoT）本质上是大规模的。这不仅表现在大量的连接设备上，而且还表现在必须容纳的大量流量上。蜂窝网络确实是物联网预计将与传统的人类类型流量一起产生的数据海啸的自然候选者。然而，用于调度请求的随机接入过程代表了经由LTE蜂窝网络支持IoT的主要瓶颈。因此，本文开发了一个数学框架来建模和研究随机接入信道（RACH）的可扩展性，以适应物联网流量。所开发的模型是基于随机几何和离散时间马尔可夫链（DTMC），以考虑不同的接入策略和可能的小区间和小区间干扰的来源。为此，开发的模型被用来评估和比较三种不同的访问策略，其中包括传输持久性，回退，和功率斜坡的组合。本文所展示的分析和结果清楚地说明了随着物联网强度的增长，随机接入过程的脆弱性。最后，本文提供了关于物联网强度和RACH检测阈值的每种传输策略的有效场景的见解。
2016-07-12 cs.IT cs.NI math.IT
Study of Puncturing Techniques for Polar Codes in 5G Cellular and IoT Networks
本文提出了一种基于信道极化指数的打孔技术，用于第五代（5G）无线系统中速率兼容极化码的设计。该策略包括两个步骤：首先生成码字消息;然后根据信道极化指数减小码字长度，其中信道极化指数最小的信道被打孔。我们考虑所提出的具有连续消除（SC）解码器和循环冗余校验（CRC）辅助SC列表（CA-SCL）解码器的打孔极化码，以及编码器和解码器都已知的打孔比特。然后利用极化谱（PS）对删余技术进行了性能分析.针对5G场景的仿真表明，所提出的极化码的性能与低密度奇偶校验（LDPC）码相当。
2018-12-10 cs.IT math.IT
Random Access Analysis for Massive IoT Networks under A New Spatio-Temporal Model: A Stochastic Geometry Approach
大规模物联网（mIoT）为构建强大且无处不在的连接提供了一个有利的机会，这些连接面临着众多新挑战，其中蜂窝网络由于其高度的可扩展性，可靠性和效率而成为潜在的解决方案。随机接入信道（RACH）过程是基于蜂窝的mIoT网络中IoT设备和基站（BS）之间的连接建立的第一步，其中对物理层网络的静态属性和每个IoT设备中演进的队列的动态属性之间的交互进行建模是具有挑战性的。为了解决这个问题，我们提供了一种新的流量感知时空模型来分析基于蜂窝的mIoT网络中的RACH，其中物理层网络在空间域中基于随机几何建模和分析，并且在时域中基于概率理论分析队列演化。对于性能评估，我们推导出随机选择的IoT设备在每个时隙中具有不同RACH方案的前导码传输成功概率的精确表达式，这提供了对每个RACH方案的有效性的见解。我们得出的分析结果通过捕捉每个物联网设备中数据包演变的真实模拟进行了验证。该数学模型和分析框架可以应用于评估基于蜂窝网络的其他类型的RACH方案的性能，通过简单地结合其前导码传输原理。
2018-07-04 cs.IT math.IT
On the Fundamental Limits of Random Non-orthogonal Multiple Access in Cellular Massive IoT
机器对机器（M2M）构成了物联网（IoT）愿景基础上的通信范式。M2M解决方案允许数十亿多角色设备相互通信或与底层数据传输基础设施通信，而无需或只需最少的人为干预。因此，最初为基于人类的应用设计的用于无线传输的当前解决方案需要实质性转变以应对管理大量M2M设备中的容量问题。在本文中，我们认为多址技术作为有前途的解决方案，以支持大量的设备在蜂窝系统有限的无线电资源。我们专注于非正交多址接入（NOMA），其目的是提高信道效率，设备共享相同的无线电资源用于其数据传输。这已被证明是提供最佳的吞吐量从信息理论的观点来看，我们认为一个现实的系统模型和NOMA的情况下的吞吐量和能源效率方面的系统性能与随机数据包到达模型，在那里我们也得到了系统的稳定性条件，以保证性能。
2017-05-30 cs.IT math.IT
Multi-operator Network Sharing for Massive IoT
最近的研究预测，到2020年，将有多达500亿台物联网设备连接到互联网，这将使无线网络的容量变得紧张，而无线网络已经被高清晰度视频流和虚拟现实（VR）/增强现实（AR）等数据饥渴的移动应用程序所超载。如何在物理有限的频谱中满足对大规模物联网设备和高速蜂窝服务的需求，而不显著增加运营和基础设施成本，是运营商面临的主要挑战之一。在本文中，我们介绍了一种新的多运营商网络共享框架，该框架支持物联网和高速蜂窝服务的共存。我们的框架是基于无线电接入网络（RAN）共享架构最近推出的3GPP作为一个有前途的解决方案，为运营商，以提高其资源利用率，降低系统的推出成本。我们评估我们提出的框架使用真正的基站位置数据收集在都柏林市从爱尔兰的两个主要运营商的性能。数值结果表明，与没有网络共享的情况相比，我们提出的框架几乎可以将可支持并与其他蜂窝服务共存的物联网设备总数增加一倍。
2020-01-25 cs.IT cs.NI eess.SP
Rate-Splitting Multiple Access for Overloaded Cellular Internet of Things
在不久的将来，可以设想蜂窝网络将不得不应对广泛的物联网（IoT）设备。因此，蜂窝IoT的所需特征将是同时服务于具有异构需求和发射机处的信道状态信息（CSIT）质量的大量设备的能力。在本文中，我们专注于具有两组CSIT质量的过载多输入单输出（MISO）广播信道（BC），即一组用户（代表高端设备），发射机具有CSI的部分知识，另一组用户（代表IoT设备），发射机仅具有统计CSI的知识。我们介绍了速率分裂多址（RSMA），一种新的多址接入基于多天线速率分裂（RS）蜂窝物联网。提出了两种策略，即时间划分-RSMA（TP-RSMA）和功率划分-RSMA（PP-RSMA）。前者在正交时隙上独立地为两组用户服务，而后者以非正交方式在同一时隙内联合地为两组用户服务。我们首先表明，在高信噪比（SNR），PP-RSMA实现了最佳自由度（DoF）在一个过载的MISO BC异构CSIT质量，然后在有限的SNR表明，通过结合PP和RSMA的好处，PP-RSMA实现显式和速率增益TP-RSMA和所有基线计划。此外，PP-RSMA对CSIT不准确性是鲁棒的，并且灵活地应对所有用户的服务质量（QoS）速率约束。DoF和速率分析帮助我们得出结论，PP-RSMA是具有大量设备的蜂窝物联网的强大框架。
2020-08-03 cs.IT math.IT
Random Access Preamble Design and Detection for 3GPP Narrowband IoT Systems
窄带物联网（NB-IoT）是一种新兴的蜂窝技术，它将在延迟容忍应用中为大量低吞吐量低成本设备提供更好的覆盖，同时降低设备功耗。针对NB-IoT物理随机接入信道（NPRACH）设计了一种新的具有跳频的单音信号。在这封信中，我们描述了这种新的NPRACH设计，并详细解释了设计原理。我们进一步提出了可能的接收机算法NPRACH检测和到达时间估计。NPRACH性能的仿真结果，包括检测率，虚警率和到达时间估计精度，以揭示NB-IoT系统的整体潜力。
2016-05-17 cs.IT cs.NI math.IT
Intelligent User Association for Symbiotic Radio Networks using Deep Reinforcement Learning
在本文中，我们感兴趣的是共生无线电网络，其中物联网（IoT）网络寄生在主网络中，以实现频谱，能源和基础设施高效的通信。具体地，BS使用时分多址接入（TDMA）来服务多个蜂窝用户，并且每个IoT设备与一个蜂窝用户相关联以用于信息传输。我们专注于用户关联问题，其目标是通过最大化所有物联网设备的总速率将每个物联网设备链接到适当的蜂窝用户。然而，在获得完整的实时信道信息的困难，这使得它很难设计一个最优的策略，这个问题。为了克服这个问题，我们提出了两种深度强化学习（DRL）算法，它们都使用历史信息来推断当前信息，以便做出适当的决策。其中一种算法是集中式DRL，它利用全局信息同时为所有物联网设备做出决策。另一种算法是分布式DRL，它使用本地信息一次只为一个IoT设备做出决定。仿真结果表明，作为最优的用户关联策略，两种DRL算法的性能相当，且分布式DRL算法具有可扩展性的优势。
2019-05-10 cs.IT eess.SP math.IT
The Blind Normalized Stein Variational Gradient Descent-Based Detection for Intelligent Random Access in Cellular IoT
University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）
针对蜂窝物联网智能随机接入中的导频冲突问题，提出基于最大似然估计的早期导频检测方案，采用盲归一化Stein变分梯度下降检测器，结合修正Hadamard变换层去噪，无需噪声功率和活跃设备数先验知识，提升检测精度和吞吐量。
2025-01-20 cs.AI cs.IT cs.LG
Distributed Resource Allocation for Network Slicing over Licensed and Unlicensed Bands
网络切片是5G的关键使能技术之一，它能够定制和“切片”公共资源以支持不同的服务和垂直领域。本文介绍了一种新型的跨运营商网络切片框架，其中多个移动网络运营商（MNO）可以在授权和未授权频段协调和联合切片其可访问的频谱资源。对于授权频带切片，我们提出了一种运营商间频谱聚合方法，该方法允许两个或更多个MNO合作并共享其授权频带以支持一组共同的服务类型。然后，我们考虑共享未授权频段。由于所有的移动网络运营商享有平等的权利，访问这些频段，我们介绍了权利共享的概念，移动网络运营商共享和交易他们的频谱访问权。我们开发了一个{ \em修改后的信封背面（mBoE）的方法}的移动网络运营商评估其{ \em的权利价值（VoR）}时，与其他无线技术共存。基于重叠联盟形成博弈，提出了一个{ \em网络切片博弈}来研究移动网络运营商之间的合作.我们证明，我们提出的游戏总是有至少一个稳定的切片结构，最大限度地提高社会福利。为了实现我们提出的框架，而不需要移动网络运营商透露私人信息给其他移动网络运营商，我们开发了一个分布式算法称为D-ADMM-PVS。我们提出的框架的性能评估是使用离散事件模拟器提供的，该模拟器由真实的MNO部署场景驱动，该场景基于都柏林市两个主要蜂窝运营商部署的400多个基站位置。数值结果表明，我们提出的框架几乎可以将城市环境中每个MNO的所有支持服务的容量增加一倍。
2020-01-28 cs.IT cs.NI cs.SY
Modelling and Performance Analysis of the Over-the-Air Computing in Cellular IoT Networks
针对超密集蜂窝物联网中快速无线数据聚合的挑战，建模分析了接入点接入半径对空中计算均方误差性能的影响，推导了解析表达式并验证，发现存在最优接入半径可使MSE最高降低12.7%。
2023-08-11 cs.IT cs.SY eess.SP
Reconfigurable Intelligent Surfaces to Enable Energy-Efficient IoT Networks
本文研究RIS辅助的IoT蜂窝网络上行链路，推导MTD发射功率与预期电池寿命表达式，数值模拟证明RIS可提升能效。
2023-02-28 cs.IT math.IT
Intelligent Reflecting Surfaces for the Enhancement of 6G Internet of Things
随着多年来传感技术的进步，确保物联网（IoT）小工具的无缝连接变得至关重要。随着通信技术的进步，蜂窝网络越来越多地被用于连接物联网系统。IRS是由大量反射组件组成的矩形超表面，其最近由于其通过修改无线传输环境来显著提高通信网络的能量和频谱效率的能力而获得了研究关注。
2022-07-16 cs.IT eess.SP math.IT
Design of Non-Orthogonal Beamspace Multiple Access for Cellular Internet-of-Things
在本文中，我们研究了第五代（5G）无线网络中蜂窝物联网（IoT）在有限无线电频谱上的大量连接问题。为了解决在大规模连接的背景下与信道状态信息（CSI）获取和波束设计相关的挑战性问题，我们提出了一种新的非正交波束空间多址接入框架。特别地，用户设备（UE）不仅在时间-频率域中是非正交的，而且在波束域中也是非正交的。我们分析了所提出的非正交波束空间多址接入方案的性能，并推导出信道条件和系统参数的加权和速率的上界。为了进一步提高性能，我们提出了三种不同波束空间分辨率的非正交发射波束构造算法。最后，大量的仿真结果表明，所提出的非正交波束空间多址接入方案可以获得显着的性能增益比基线的。
2019-02-08 cs.IT math.IT
