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Enhanced Power Choice Barring Scheme For Massive MTCs With grant-free NOMA

China Communications 2021年第10期18卷 135-147页

作者： Liang Wu Xiaorui Tang Zaichen Zhang Jian Dang National Mobile Communications Research Laboratory Southeast UniversityNanjing 210096China Purple Mountain Laboratories Nanjing 211111China

Massive machine-type communication(m MTC)is a typical application scenario of the fifth generation(5G)mobile communications.To keep the m MTC reliable and minimize the energy consumption of the m MTC devices,this paper proposes an enhanced power choice barring(EPCB)scheme based on the distributed layered grant-free non-orthogonal multiple access(NOMA)framework,where the cell is divided into different layers according to a predetermined power levels.The proposed EPCB scheme not only combines the grant-free strategy with the sleep mode to reduce the energy consumption,but also designs a power level choosing strategy to increase the access success probability.Simulation results show that when compared with existing schemes,the proposed EPCB scheme has better performance in the aspects of the access success probability and energy efficiency.

关键词： grant-free massive machine-type communication NOMA power level choosing

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Duplicated transmission based-resource scheduling for uplink grant-free SCMA system

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The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications 2020年第2期27卷 1-9页

作者： Xiao Jiali Nie Gaofeng Deng Gang Tian Hui Zhang Chong School of Information and Communication Engineering Beijing University of Posts and TelecommunicationsBeijing 100876China National Radio and Television Administration Academy of Broadcasting ScienceBeijing 100102China

Sparse code multiple access-based uplink grant-free transmission(SCMA-UGFT)has been proposed to realize ultra reliable and low latency communication(URLLC)in the fifth generation(5 G)system.Without the process of resource request and grant,users may collide in the same resource.To compensate the potential user performance decline,resource scheduling becomes a tough issue in the SCMA-UGFT system.This article proposes a duplicated transmission-based resource scheduling(DTBRS)scheme for SCMA-UGFT system by considering the URLLC scenario.Different from the existing schemes,not only one shared basic transmission units(BTUs)are allocated to a user equipment(UE)in the proposed DTBRS scheme for initial transmission to realize the duplicated transmission and to guarantee the transmission reliability.Besides,according to the proposed DTBRS scheme,one or two exclusive BTUs are assigned to a UE for retransmission to avoid the re-collision.At last,each packet is given a lifetime to limit the transmission latency to meet the URLLC latency requirement.The simulation demonstrates that the DTBRS scheme can achieve a better performance than the existing state-of-the-art scheme in terms of the average packet drop rate.

关键词： grant-free SCMA resource scheduling URLLC

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On Uplink Non-Orthogonal Multiple Access for 5G：Opportunities and Challenges

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China Communications 2017年第12期14卷 142-152页

作者： Li Tian Chunlin Yan Weimin Li Zhifeng Yuan Wei Cao Yifei Yuan ZTE Corporation South Keji Road 55 Shenzhen 508118 China

In this paper,the concept of grantfree non-orthogonal multiple access(NOMA) for uplink data transmission is elaborated.NOMA in combination with grant-free can be applied to ultra reliability low latency communication(URLLC),massive machine type communication(m MTC),enhanced mobile broadband(e MBB) small packet and two-step random-access channel(RACH) scenarios.The advantages of grant-free NOMA are low latency and signaling overhead,high access capability and efficient resource utilization.Candidate uplink NOMA schemes are summarized and preliminary comparison among a subset of schemes are presented.Furthermore,design aspects for grant-free NOMA are discussed,with special notes on particular issues such as blind UE identification and transmitter/receiver(Tx/Rx) impairments in realistic deployment.

关键词： 5G New Radio non-orthogonalmultiple access grant-free transmission

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面向5G NR的非授权频谱无线接入研究

面向5G NR的非授权频谱无线接入研究

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作者：刘京北京邮电大学

学位级别：硕士

随着移动互联网技术的飞速发展,新兴业务类型井喷式涌现,无线数据流量呈非线性高速增长,不断挑战网络容量的极限。6GHz以下的授权频谱资源十分稀缺,难以满足当前持续增长的数据业务流量的需求,于是3GPP国际标准组织在第四代移动通信系... 详细信息

随着移动互联网技术的飞速发展,新兴业务类型井喷式涌现,无线数据流量呈非线性高速增长,不断挑战网络容量的极限。6GHz以下的授权频谱资源十分稀缺,难以满足当前持续增长的数据业务流量的需求,于是3GPP国际标准组织在第四代移动通信系统长期演进（The Forth Generation Long Term Evolution,4G LTE）阶段提出将授权频段的数据流量卸载到非授权频段,缓解授权频段的网络负载压力。在第五代移动通信系统新空口（The Fifth Generation New Radio,5G NR）设计及标准化进程中,有效使用非授权频谱资源的关键技术又得到了进一步发展与完善。因此,开展面向5G NR的非授权频谱使用关键技术研究具有十分重要的意义。5G NR网络工作于非授权频段时在实际网络部署和组网方面面临诸多新挑战。一方面,在非授权频段部署移动通信系统需要保证对已工作于非授权频段的已有网络（如Wi-Fi）的性能影响尽可能小,且保证两种系统的公平共存;另一方面,由于非授权频段接入主要是基于Best-effort的随机接入方式,因此需要在接入前通过先听后说机制（Listen Before Talk,LBT）检测信道占用情况,这导致信道接入不确定性较大,时延及可靠性无法保证。针对上述问题,本文重点开展面向5G NR非授权频段的无线接入技术研究,主要研究工作和创新点总结如下:1.基于grant-free的NR-U接入技术研究:NR 非授权频段（NR in Unlicensed spectrum,NR-U）系统中 grant-free 机制采用一组数据包同时占用多路信道进行传输来保证可靠性,但同时带来了信道利用率较低的情况。针对该问题,本文对NR-U与Wi-Fi共存系统的信道利用率和可靠性进行了折衷权衡分析。首先,文中基于Bianchi模型通过Markov链对Wi-Fi和NR-U的信道接入过程进行建模,并推导出了共存系统内的吞吐量。其次,引入排队论模型来对共存系统数据传输时延进行公式推导及仿真分析。最后,将grant-free机制下的NR-U系统与基于调度请求的授权频段传输模式进行对比分析。仿真结果证明了对可靠性和信道利用率进行折衷分析得到最佳信道占用数量这一方法的合理性与可行性,并得出处于最佳信道占用数量时的NR-U网络通信性能较优的结论。2.基于部分带宽块（BandWidth Part,BWP）的非授权频段接入及切换技术研究:3GPP现有标准所规定的BWP配置与激活机制会导致BWP资源利用率较低。针对该问题,本文引入交织技术进行资源共享和基于时域信道占用时间（Channel Occupancy Time,COT）共享,提出一种可行的频域资源共享方案。然后,针对非授权频段BWP数据传输容易出现混合自动重传请求（Hybrid Automatic Repeat reQuest,HARQ）反馈失败的情况,文中又增加了 HARQ传输信道数量来提高HARQ传输的可靠性,并给出了基于计时器的BWP自动切换机制。仿真结果显示,所提出的方案在BWP信道状态较差时可明显降低数据传输时延,并在保证数据传输有效性的同时,可获得较高的数据包成功传输概率。3.基于自动上行传输（Autonomous UpLink transmission,AUL）的低时延接入技术研究3GPP规定AUL机制工作时会进行资源提前配置,从而导致信道资源利用率不足。针对该问题,文中一方面提出一种UE与信道资源的多对多AUL信道资源分配方案,通过UE与信道资源块之间的多对多分配方式减少了信道资源空闲所增加的时延;进一步,根据资源块状态与UE数据业务类型的匹配程度对信道资源进行优先级划分,保证UE选择最匹配的信道资源进行接入。另一方面,由于在AUL的K repetition机制中,K值被设置为1可能导致传输时延增加和传输可靠性降低的问题,文中又提出将位于PDCP层的数据包复制过程转移到MAC层的方案,通过触发MAC层的复制操作,并在MAC层进行数据包暂存,降低由于UE等待重传所增加的时延,同时保证传输可靠性。

关键词：非授权频段 LBT grant-free BWP AUL

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