WCMCGydF4y2Ba 无线通信和移动计算GydF4y2Ba 1530-8677GydF4y2Ba 1530-8669GydF4y2Ba Hindawi出版GydF4y2Ba 10.1155 / 2020/8517372GydF4y2Ba 8517372GydF4y2Ba 研究文章GydF4y2Ba 服务组基于FOFDM-IDMA平台，支持海量连接性和低延迟同时在上行物联网环境GydF4y2Ba 施GydF4y2Ba 林GydF4y2Ba 艾哈迈德GydF4y2Ba IshtiaqGydF4y2Ba 他GydF4y2Ba 玉井GydF4y2Ba https://orcid.org/0000-0002-2565-5391GydF4y2Ba 常GydF4y2Ba KyungHiGydF4y2Ba 侯赛因GydF4y2Ba 萨贾德GydF4y2Ba 电子工程系GydF4y2Ba 仁荷大学GydF4y2Ba 仁川GydF4y2Ba 韩国GydF4y2Ba inha.ac.krGydF4y2Ba 2020GydF4y2Ba 29GydF4y2Ba 2GydF4y2Ba 2020GydF4y2Ba 2020GydF4y2Ba 23GydF4y2Ba 07GydF4y2Ba 2019GydF4y2Ba 22GydF4y2Ba 11GydF4y2Ba 2019GydF4y2Ba 07GydF4y2Ba 01GydF4y2Ba 2020GydF4y2Ba 29GydF4y2Ba 2GydF4y2Ba 2020GydF4y2Ba 2020GydF4y2Ba 版权所有©2020莲石等。GydF4y2Ba 这是一篇在知识共享署名许可下发布的开放访问的文章，该许可允许在任何媒介上不受限制地使用、发布和复制，只要原稿被正确引用。GydF4y2Ba

第五代（5G）移动通信有服务的许多方面，包括一个通过事（物联网），互联网的技术。为了支持物联网应用的不同业务类型，为大规模的连通性和低延迟异构要求是强制性的。In this paper, service group based filtered orthogonal frequency division multiplexing (FOFDM) combined with interleaved division multiple access (IDMA), i.e., FOFDM-IDMA, is proposed in order to simultaneously support massive connectivity and fulfill the low-latency requirements in the uplink (UL) IoT environment. The proposed FOFDM-IDMA platform has two focal points: first, it enables the coexistence of various time-frequency granularities suitable to diverse service groups, and second, it supports massive connectivity with low latency to provide reliable communications. Thus, the proposed FOFDM-IDMA framework can simultaneously support the requirements of uRLLC (ultrareliable low-latency communications) and mMTC (massive machine-type communications) for the next-generation communication systems. However, the 5G new radio (NR) can solely support the requirements of uRLLC and mMTC independently. Simulation results show that the proposed FOFDM-IDMA platform performs remarkably well, compared to the conventional scheme in the IoT environment.

 科技部，ICT和未来规划部GydF4y2Ba 2017-0-00316GydF4y2Ba 1.简介GydF4y2Ba

物联网连接的增长速度明显快于移动宽带连接，预计到2025年联网设备将达到300亿台[GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba]。因此，大部分物联网应用程序需要大量连接、广泛覆盖和低设备成本。然而，仍有一些应用需要低延迟，如触觉互联网[GydF4y2Ba 2GydF4y2Ba]和连接汽车[GydF4y2Ba 3GydF4y2Ba]。GydF4y2Ba

以满足不同服务类别的不同需求[GydF4y2Ba 4GydF4y2Ba，华为提出的FOFDM方案[GydF4y2Ba 五GydF4y2Ba]，它是一种灵活的波形与各种参数配置共存。此外，利用用于每个子带在传统OFDM技术抑制高旁瓣的过滤器。它是一种多载波调制方法，并介绍了在时域中的滤波处理。滤波器的带宽被设计用于特定的子带。GydF4y2Ba

IDMA是一种多址技术[GydF4y2Ba 6GydF4y2Ba]其中主要原理是在接收机（Rx）侧来区分通过用户特定的交织器的用户（UE）的。IDMA的优点是通过使用低成本的多用户检测（MUD），适宜wide-或窄带传输，并且支持高数量的用户提供高的频谱效率，这肯定可以受益的IoT连接的功率效率。此外，OFDM与IDMA（OFDM-IDMA）[组合GydF4y2Ba 7GydF4y2Ba建议采用这两种技术的大部分好处。不同于资源分配的供款[GydF4y2Ba 8GydF4y2Ba-GydF4y2Ba 13GydF4y2Ba]和功率控制方案[GydF4y2Ba 14GydF4y2Ba-GydF4y2Ba 16GydF4y2Ba对于蜂窝网络和无人驾驶飞机声音识别的工作[GydF4y2Ba 17GydF4y2Ba，GydF4y2Ba 18GydF4y2Ba]，本文提出了基于服务组的FOFDM-IDMA平台，以支持上行物联网环境中的大规模连接。GydF4y2Ba

在本文中，基于服务组FOFDM与IDMA（FOFDM-IDMA）合并的提出，其允许在不同的时间 - 频率的共存粒度适合于不同的服务组，并且它支持以低等待时间大量连接在的IoT提供可靠的通信环境。此外，提出的FOFDM-IDMA框架可以同时支持下一代通信系统的uRLLC和mMTC的要求。但5G NR只能独立支持uRLLC和mMTC的要求。GydF4y2Ba

本文的其余部分组织如下GydF4y2Ba 2GydF4y2Ba介绍了传统OFDM-IDMA方案。节GydF4y2Ba 3GydF4y2Ba中，提供所提出的服务组基于FOFDM-IDMA平台的细节，和环境的IoT的帧结构被设计。仿真结果在章节讨论GydF4y2Ba 4GydF4y2Ba，我们得出结论：在节纸GydF4y2Ba 五GydF4y2Ba。GydF4y2Ba

 2.传统的OFDM-IDMA方案GydF4y2Ba

数字GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba示出了OFDM-IDMA收发机结构的框图在上行链路中对用户GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 。在发射机中，信息比特GydF4y2Ba dGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 用户GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 首先由编码器（ENC）的编码模块，并且然后由一个长度传播GydF4y2Ba 小号GydF4y2Ba 传播序列。随后，将芯片内的数据序列进行扩散GydF4y2Ba CGydF4y2Ba 〜GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 由一个用户特定的交织器进行交织，GydF4y2Ba πGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 。然后，将所得的信号GydF4y2Ba XGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 被调制，并通过逆映射到子载波的快速傅立叶变换（IFFT）。循环前缀（CP）插入之后，在时域中的码元序列GydF4y2Ba XGydF4y2Ba 〜GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 通过多径衰落信道被发送。GydF4y2Ba

在上行链路中对用户OFDM-IDMA收发机的框图GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 。GydF4y2Ba

在Rx侧，接收到的信号表示为GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba在进行泥浆处理之前，先进行OFDM调制的逆过程。GydF4y2Ba （1）GydF4y2Ba [RGydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba =GydF4y2Ba ∑GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba =GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ∑GydF4y2Ba 升GydF4y2Ba =GydF4y2Ba 0GydF4y2Ba 大号GydF4y2Ba HGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 升GydF4y2Ba XGydF4y2Ba 〜GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba −GydF4y2Ba 升GydF4y2Ba +GydF4y2Ba ñGydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba =GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba ，GydF4y2Ba ...GydF4y2Ba ，GydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba +GydF4y2Ba 大号GydF4y2Ba −GydF4y2Ba 1.GydF4y2Ba

我们写GydF4y2Ba （2）GydF4y2Ba [RGydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba +GydF4y2Ba 升GydF4y2Ba =GydF4y2Ba HGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 升GydF4y2Ba XGydF4y2Ba 〜GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba +GydF4y2Ba ζGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 升GydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 在哪里GydF4y2Ba HGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 升GydF4y2Ba 是脉冲响应用于用户的信道GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 与沟道长度GydF4y2Ba 大号GydF4y2Ba ，GydF4y2Ba ñGydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba 附加的白高斯噪声(AWGN)，和GydF4y2Ba ζGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 升GydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba =GydF4y2Ba [RGydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba +GydF4y2Ba 升GydF4y2Ba −GydF4y2Ba HGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 升GydF4y2Ba XGydF4y2Ba 〜GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba 是从其它用户对用户的干扰GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 和AWGN。GydF4y2Ba

基本信号估计器（ESE）被施加通过芯片干扰消除对每个副载波执行芯片。的ESE的输入包括在方程所接收信号的（GydF4y2Ba 2GydF4y2Ba）和对数似然比GydF4y2Ba 大号GydF4y2Ba ESEGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 在GydF4y2Ba [GydF4y2Ba 6GydF4y2Ba]。数似然比GydF4y2Ba 大号GydF4y2Ba ESEGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 在GydF4y2Ba 由解码器在先前迭代给定，将用于为了在下次迭代执行干扰消除重新估计所发送的信号。ESE的输出GydF4y2Ba 大号GydF4y2Ba ESEGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 出GydF4y2Ba 是软信息干扰消除后，和反交错版本GydF4y2Ba 大号GydF4y2Ba 12月GydF4y2Ba ，GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 在GydF4y2Ba 通过GydF4y2Ba πGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba −GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba 被馈送到一后验概率（APP）解码器（DEC）模块。DEC的解扩GydF4y2Ba 大号GydF4y2Ba 12月GydF4y2Ba ，GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 在GydF4y2Ba 并再次然后减去扩展序列GydF4y2Ba 大号GydF4y2Ba 12月GydF4y2Ba ，GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 在GydF4y2Ba 引起，引起GydF4y2Ba 大号GydF4y2Ba 12月GydF4y2Ba ，GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 出GydF4y2Ba 。GydF4y2Ba 大号GydF4y2Ba 12月GydF4y2Ba ，GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 出GydF4y2Ba 再次交织并馈送到ESE。的ESE和DEC迭代地执行的涡轮过程，直到精制解码比特在最终迭代获得。GydF4y2Ba

 3.基于服务的集团FOFDM-IDMA平台物联网连接GydF4y2Ba

在本节中，服务组基于FOFDM-IDMA平台用于在上行链路的IoT连接的多用户系统，提出了然后，专用参数被配置为根据等待时间要求，以支持不同的服务组。GydF4y2Ba

3.1。基于服务组的FOFDM-IDMA平台的系统模型GydF4y2Ba

数字GydF4y2Ba 2GydF4y2Ba显示用户所描述的基于服务组的FOFDM-IDMA平台的框图GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 在服务组GydF4y2Ba GGydF4y2Ba 。IDMA编码器和解码器过程在传统OFDM-IDMA方案是一样的,但不同的是,另一种FOFDM波形,利用可伸缩的数字命理学,比如各种传输时间间隔(创科实业)和副载波间距的通信系统,以满足各种需求的物联网应用。此外，该方案通过子带滤波器克服了典型OFDM的弱点[GydF4y2Ba 19GydF4y2Ba]，包括高的峰均功率比（PAPR）和高的旁瓣在频域中。GydF4y2Ba

基于服务组的FOFDM-IDMA收发机的框图。GydF4y2Ba

所发送的信号被表示为GydF4y2Ba （3）GydF4y2Ba XGydF4y2Ba 〜GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba GGydF4y2Ba =GydF4y2Ba ∑GydF4y2Ba 一世GydF4y2Ba =GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba 乙GydF4y2Ba FGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 一世GydF4y2Ba GGydF4y2Ba ⋅GydF4y2Ba VGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 一世GydF4y2Ba GGydF4y2Ba ⋅GydF4y2Ba XGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 一世GydF4y2Ba GGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 在哪里GydF4y2Ba XGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 一世GydF4y2Ba GGydF4y2Ba 是调制符号，GydF4y2Ba VGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 一世GydF4y2Ba GGydF4y2Ba IFFT矩阵是什么GydF4y2Ba FGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 一世GydF4y2Ba GGydF4y2Ba 是的子带滤波器GydF4y2Ba 一世GydF4y2Ba thGydF4y2Ba 可总GydF4y2Ba 乙GydF4y2Ba 子带用户GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 在组GydF4y2Ba GGydF4y2Ba 。GydF4y2Ba

然后，所接收的信号可以被表示为GydF4y2Ba （4）GydF4y2Ba [RGydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba =GydF4y2Ba HGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 升GydF4y2Ba XGydF4y2Ba 〜GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba GGydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba +GydF4y2Ba ζGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 升GydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 在哪里GydF4y2Ba ζGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 升GydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba 失真(包括来自其他事物和AWGN的干扰)在吗GydF4y2Ba [RGydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba 关于用户GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 可以近似成一个高斯变量根据中心极限定理。GydF4y2Ba

因此，对于服务组基于FOFDM-IDMA平台的操作过程可以在以下步骤中描述的那样，考虑到要求用户在上行链路中进行服务。GydF4y2Ba

第1步）。GydF4y2Ba用户分组：GydF4y2Ba

集团GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba UE能够在送达GydF4y2Ba GGydF4y2Ba 最大GydF4y2Ba 小类GydF4y2Ba GGydF4y2Ba GGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba GGydF4y2Ba ≤GydF4y2Ba GGydF4y2Ba 最大GydF4y2Ba ，其中GydF4y2Ba GGydF4y2Ba 最大GydF4y2Ba 是服务组的总数。GydF4y2Ba

第2步）。GydF4y2Ba分配参数配置GydF4y2Ba

将预定义的参数的设定适合于GydF4y2Ba GGydF4y2Ba thGydF4y2Ba 服务组，GydF4y2Ba GGydF4y2Ba GGydF4y2Ba ，适用于用户GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 。GydF4y2Ba

步骤（3）GydF4y2Ba。FOFDM-IDMA TX端处理GydF4y2Ba

所有GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba UEs属于其相关的服务组，具有特定的预定义参数配置，执行IDMA编码和FOFDM调制程序，如图所示GydF4y2Ba 2GydF4y2Ba。GydF4y2Ba

步骤(4)。GydF4y2BaFOFDM-IDMA RX端处理GydF4y2Ba

在Rx侧的FOFDM解调过程之后，MUD是由ESE和DEC模块执行。的ESE的输出可表示为GydF4y2Ba

（5）GydF4y2Ba 大号GydF4y2Ba ESEGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 出GydF4y2Ba ，GydF4y2Ba GGydF4y2Ba =GydF4y2Ba ∑GydF4y2Ba 升GydF4y2Ba =GydF4y2Ba 0GydF4y2Ba 大号GydF4y2Ba −GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba 2GydF4y2Ba HGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 升GydF4y2Ba [RGydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba +GydF4y2Ba 升GydF4y2Ba −GydF4y2Ba ËGydF4y2Ba ζGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 升GydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba 瓦尔GydF4y2Ba ζGydF4y2Ba ķGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 升GydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba 。GydF4y2Ba

此外，DEC模块的功能可以表示为GydF4y2Ba （6）GydF4y2Ba 大号GydF4y2Ba dGydF4y2Ba ^GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba GGydF4y2Ba =GydF4y2Ba ∑GydF4y2Ba 一世GydF4y2Ba =GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba 小号GydF4y2Ba 小号GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 一世GydF4y2Ba 大号GydF4y2Ba 12月GydF4y2Ba ，GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 在GydF4y2Ba ，GydF4y2Ba GGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 大号GydF4y2Ba 12月GydF4y2Ba ，GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 出GydF4y2Ba ，GydF4y2Ba GGydF4y2Ba =GydF4y2Ba 小号GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 一世GydF4y2Ba 大号GydF4y2Ba dGydF4y2Ba ^GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba −GydF4y2Ba 大号GydF4y2Ba 12月GydF4y2Ba ，GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 在GydF4y2Ba ，GydF4y2Ba GGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 在哪里GydF4y2Ba 小号GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 为用户的扩展码GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 。GydF4y2Ba

最后，平均值和所发送的信号的方差由ESE作为估计GydF4y2Ba （7）GydF4y2Ba ËGydF4y2Ba XGydF4y2Ba 〜GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba GGydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba =GydF4y2Ba 正切GydF4y2Ba 大号GydF4y2Ba ESEGydF4y2Ba ，GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 在GydF4y2Ba ，GydF4y2Ba GGydF4y2Ba 2GydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 瓦尔GydF4y2Ba XGydF4y2Ba 〜GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba GGydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba =GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba −GydF4y2Ba ËGydF4y2Ba XGydF4y2Ba 〜GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba GGydF4y2Ba ĴGydF4y2Ba 。GydF4y2Ba

值得注意的是，在步骤1中，用户GydF4y2Ba ķGydF4y2Ba 分组到GydF4y2Ba GGydF4y2Ba thGydF4y2Ba 组,GydF4y2Ba GGydF4y2Ba GGydF4y2Ba ，然后在步骤2中，为服务组分配合适的参数配置。步骤3进行IDMA编码和FOFDM调制。因此，前三步显示了FOFDM平台的灵活性，使得适用于不同服务组的各种时频粒度共存。GydF4y2Ba

 3.2。框架结构和参数的配置FOFDM平台GydF4y2Ba

基于科GydF4y2Ba 3.1GydF4y2Ba，对于环境的IoT的专用帧结构被设计，并特定参数被配置为FOFDM平台。对于大多数的IoT应用中，较长的TTI是为了使大的覆盖范围和更高的频谱效率，以支持大规模连接（MC）。在另一方面，对于较短往返延迟和低开销有效地发送小数据包更短的TTI仍需要具有较高的低等待时间（LL）的要求的UE的支持部分。因此，在本节中，在环境的IoT两个业务类型的柔性框架结构，提出了如图GydF4y2Ba 3GydF4y2Ba。此外，应当注意的是，FOFDM平台允许在不同的TTI和波形命理因为被施加基于子带滤波，所以特定参数被配置为FOFDM平台，如表GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba，通过将物联网应用程序分为两类，一类需要大量连接，另一类需要低延迟。GydF4y2Ba

灵活的帧结构来支持大量的连接（MC）和低延迟（LL）的多样的IoT服务。GydF4y2Ba

MC和LL的参数配置。GydF4y2Ba

参数GydF4y2Ba MCGydF4y2Ba 二GydF4y2Ba
带宽GydF4y2Ba 1.4 MHz
TTI长度GydF4y2Ba 1.2 ms 0。2 ms
子载波间隔GydF4y2Ba 3。7五 kHz 33.33千赫GydF4y2Ba
FFT的大小GydF4y2Ba 512GydF4y2Ba 48GydF4y2Ba
符号持续时间GydF4y2Ba 266.67GydF4y2Ba μGydF4y2Ba小号GydF4y2Ba 三十  μGydF4y2Ba小号GydF4y2Ba
符号＃/ TTIGydF4y2Ba 4GydF4y2Ba 6GydF4y2Ba
CP长度GydF4y2Ba 10.6GydF4y2Ba μGydF4y2Ba小号GydF4y2Ba 2.2  μGydF4y2Ba小号GydF4y2Ba

在表GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba，机器型通信(LTE-M)的长期演化带宽[GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba]被采用，它限制机器对机器的传输到与宽带问题正交的可用带宽的一小部分。MC的参数配置为更长TTI和CP大于10的5G新随机接入技术(RAT)GydF4y2Ba μGydF4y2Ba相反，对于低延迟服务，物理传输应该使用非常小的包来执行，以使单向物理层传输在100以内GydF4y2Ba μGydF4y2Ba年代;因此，每个数据包不能超过33GydF4y2Ba μGydF4y2Ba是因为结构附加等待时间的持续时间，包括在接收器在发射器的编码过程和所述检测和解码的程序[GydF4y2Ba 20.GydF4y2Ba]。因此，30  μGydF4y2Ba符号持续时间已配置。然后取符号持续时间的倒数，得到子载波间距的值。此外，CP长度配置考虑到开销，这对于低延迟应用程序应该是非常小的[GydF4y2Ba 21GydF4y2Ba]。GydF4y2Ba

 4.模拟与性能评估GydF4y2Ba

在本节中，我们执行，用于将滤波的正交频分多址（FOFDMA），OFDM-IDMA，和所提出的FOFDM-IDMA与参数配置为MC的模拟。GydF4y2Ba

对于波形的参数，根据表被配置GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba和卷积码与GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba /GydF4y2Ba 2GydF4y2Ba 被用于每个UE码率后跟一个长度为8的扩展序列。该模拟是采用一个扩展典型城市（ETU）模型[多径衰落信道下GydF4y2Ba 22GydF4y2Ba] with mobility of 1 km/h and employing perfect channel estimation. Ten subcarriers per sub-band are assigned, and ten iterations for the IDMA decoder are assumed to finally obtain the decoded bits for each UE.

研究了FOFDM-IDMA、OFDM-IDMA和FOFDM-IDMA两种方案的误码率性能GydF4y2Ba ËGydF4y2Ba bGydF4y2Ba /GydF4y2Ba ñGydF4y2Ba ØGydF4y2Ba =GydF4y2Ba 8GydF4y2Ba 如图所示GydF4y2Ba 4GydF4y2Ba。数字GydF4y2Ba 4GydF4y2Ba可见，BER性能得到与越来越多的支持的UE的恶化。什么时候GydF4y2Ba ËGydF4y2Ba bGydF4y2Ba /GydF4y2Ba ñGydF4y2Ba ØGydF4y2Ba =GydF4y2Ba 8GydF4y2Ba 而UEs个数等于64,FOFDMA、OFDM-IDMA、FOFDM-IDMA的BER为GydF4y2Ba 1.9GydF4y2Ba ×GydF4y2Ba 10GydF4y2Ba −GydF4y2Ba 2GydF4y2Ba ，GydF4y2Ba 4.83GydF4y2Ba ×GydF4y2Ba 10GydF4y2Ba −GydF4y2Ba 3GydF4y2Ba 和GydF4y2Ba 2.32GydF4y2Ba ×GydF4y2Ba 10GydF4y2Ba −GydF4y2Ba 3GydF4y2Ba ,分别。FOFDM-IDMA的性能最好，FOFDMA的性能最差。这说明，具有IDMA的波形更适合支持大规模连接。GydF4y2Ba

BER性能不同FOFDMA，OFDM-IDMA，以及拟议FOFDM-IDMA方案的UE的数量。GydF4y2Ba

三种方案的BER性能：FOFDMA，OFDM-IDMA与MC参数配置，以及所提出的FOFDM-IDMA（包括具有用于MC和LL参数配置两个服务组）中进一步调查GydF4y2Ba ËGydF4y2Ba bGydF4y2Ba /GydF4y2Ba ñGydF4y2Ba ØGydF4y2Ba 视角。假设有8个和16个问题共享资源。对于FOFDM-IDMA平台，我们假设一小部分值具有较高的低延迟需求，即当考虑8个值时，两个值为LL, 6个值为MC。另外，当考虑16个问题时，LL有4个问题，MC有12个问题。图中比较了三种方案的误码率性能GydF4y2Ba 五GydF4y2Ba。GydF4y2Ba

被提议的FOFDM-IDMA、OFDM-IDMA和OFDMA方案的误码率性能与Eb/No的比较。GydF4y2Ba

数字GydF4y2Ba 五GydF4y2Ba小号HØws that conventional OFDM-IDMA gives better BER performance, about 2.2 dB better at the target BER of 10GydF4y2Ba −GydF4y2Ba 3GydF4y2Ba 相比，FOFDMA，其具有表现最差，因为IDMA可以潜在地利用频率分集，由于每个用户采用更宽的频率带宽。Our proposed service group based FOFDM-IDMA platform gives the best performance, and the gain is 0.3 dB over the conventional OFDM-IDMA at the target BER of 10GydF4y2Ba −GydF4y2Ba 3GydF4y2Ba ，它来自FOFDM的子带滤波器，以保护相邻的目标不受干扰。同时满足不同服务组对UEs的服务需求，提供了参数灵活的适用性。GydF4y2Ba

 5.结论GydF4y2Ba

本文提出的FOFDM-IDMA在物联网环境中提供可靠通信时，能够支持大规模连接并满足低延迟要求。提出了物联网环境的专用框架结构，并为FOFDM平台配置了具体参数。此外，提出的FOFDM-IDMA框架可以同时支持下一代通信系统的uRLLC和mMTC的要求。但5G NR只能独立支持uRLLC和mMTC的要求。仿真结果表明，与传统OFDM-IDMA相比，该方案在目标误码率处的信噪比增益为0.3 dBGydF4y2Ba 10GydF4y2Ba −GydF4y2Ba 3GydF4y2Ba 。此外，提出的FOFDM-IDMA平台使适合于不同的服务组各时间 - 频率粒度的共存。GydF4y2Ba

 数据可用性GydF4y2Ba

我们不应该共享数据，由于项目的隐私政策。GydF4y2Ba

 的利益冲突GydF4y2Ba

作者宣称，有兴趣就本文发表任何冲突。GydF4y2Ba

 作者的贡献GydF4y2Ba

林施proposed the idea of the service group based filtered orthogonal frequency division multiplexing (FOFDM) combined with interleaved division multiple access (IDMA), i.e., FOFDM-IDMA, in order to simultaneously support massive connectivity and fulfill the low-latency requirements in the uplink (UL) IoT environment. Moreover, she wrote some technical aspects of the manuscript and also performed the simulations. Ishtiaq Ahmad made all the block diagrams of the manuscript and also drew the flexible frame structure to support diverse IoT services of massive connectivity and low latency. Moreover, he wrote some sections of the manuscript and also corrected all the English mistakes in the manuscript. YuJing He by discussion helped in proposing the FOFDM-IDMA scheme which has the capability of supporting massive connectivity and fulfilling low-latency requirement when providing reliable communications in the IoT environment. Moreover, she wrote some technical equations which helped in the analysis of the proposed scheme. KyungHi Chang was the technical leader of this manuscript. He suggested all the technical issues for the proposed FOFDM-IDMA scheme and also for simulation aspects. In addition, he corrected the whole simulation methodology of this manuscript and also corrected all the mistakes in the simulation environment as well as in the structure of the manuscript.

 致谢GydF4y2Ba

这项工作是由一个研究所的信息和通信技术促进（IITP）通过为下一代公共安全通信基础技术的发展赠款2017-0下通过科学，信息通信技术和未来规划（MSIP）的韩国政府教育部基金资助支持-00316。GydF4y2Ba

 诺基亚网络GydF4y2Ba LTE- m优化物联网LTE白皮书GydF4y2Ba 2014GydF4y2Ba http://networks.nokia.com/GydF4y2Ba 西姆西可GydF4y2Ba M.GydF4y2Ba AijazGydF4y2Ba 一个。GydF4y2Ba 德乐GydF4y2Ba M.GydF4y2Ba 萨克斯GydF4y2Ba J.GydF4y2Ba FettweisGydF4y2Ba G。GydF4y2Ba 5 g触觉互联网GydF4y2Ba IEEE通讯选定领域杂志GydF4y2Ba 2016GydF4y2Ba 34GydF4y2Ba 3GydF4y2Ba 460GydF4y2Ba 473GydF4y2Ba 10.1109 / jsac.2016.2525398GydF4y2Ba 2- s2.0-84963718779GydF4y2Ba KhairnarGydF4y2Ba M.GydF4y2Ba 费沙GydF4y2Ba D.GydF4y2Ba V2V通信调查无线技术GydF4y2Ba 2014GydF4y2Ba https://arxiv.org/abs/1403.3993GydF4y2Ba 3GPPGydF4y2Ba 技术规格22.368，V13.0.0GydF4y2Ba 2014GydF4y2Ba http://www.3gpp.org/GydF4y2Ba AbdoliGydF4y2Ba J.GydF4y2Ba 佳GydF4y2Ba M.GydF4y2Ba 嘛GydF4y2Ba J.GydF4y2Ba 过滤OFDM：未来无线系统的新波形GydF4y2Ba 2015年IEEE无线通信信号处理进展(SPAWC)论文集GydF4y2Ba 2015年6月GydF4y2Ba 瑞典斯德哥尔摩GydF4y2Ba IEEEGydF4y2Ba 66GydF4y2Ba 70GydF4y2Ba 10.1109 / SPAWC.2015.7227001GydF4y2Ba 2 - s2.0 - 84953402020GydF4y2Ba 平GydF4y2Ba L.GydF4y2Ba 刘GydF4y2Ba L.GydF4y2Ba 吴GydF4y2Ba K.GydF4y2Ba 梁GydF4y2Ba W. K.GydF4y2Ba 交织分多址GydF4y2Ba IEEE无线通讯汇刊GydF4y2Ba 2006年GydF4y2Ba 五GydF4y2Ba 4GydF4y2Ba 938GydF4y2Ba 947GydF4y2Ba 10.1109 / TWC.2006.1618943GydF4y2Ba 2- s2.0-33645833658GydF4y2Ba MahafenoGydF4y2Ba 一世。GydF4y2Ba LanglaisGydF4y2Ba C。GydF4y2Ba OFDM-IDMA与IDMA与ISI消除对于准静态瑞利衰落多径信道GydF4y2Ba 第四届国际学术研讨会Turbo码和相关主题论文集GydF4y2Ba 2006年4月GydF4y2Ba 德国慕尼黑GydF4y2Ba 140GydF4y2Ba 144GydF4y2Ba 艾哈迈德GydF4y2Ba 一世。GydF4y2Ba 陈GydF4y2Ba W.GydF4y2Ba 常GydF4y2Ba K. H.GydF4y2Ba LTE-铁路用户基于优先级的合作资源分配方案的共存公众安全和铁路网络GydF4y2Ba IEEE访问GydF4y2Ba 2017年GydF4y2Ba 五GydF4y2Ba 7958GydF4y2Ba 8000GydF4y2Ba 10.1109 / ACCESS.2017.2698098GydF4y2Ba 2- s2.0-85028308848GydF4y2Ba 陈GydF4y2Ba W.GydF4y2Ba 艾哈迈德GydF4y2Ba 一世。GydF4y2Ba 常GydF4y2Ba K.GydF4y2Ba 使用eICIC/FeICIC的共信道干扰管理与协调调度的PS-LTE和LTE-R网络共存GydF4y2Ba 无线通信和网络的EURASIP杂志GydF4y2Ba 2017年GydF4y2Ba 2017年GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba 37GydF4y2Ba 10.1186 / s13638-017-0822-6GydF4y2Ba 2- s2.0-85013339827GydF4y2Ba 艾哈迈德GydF4y2Ba 一世。GydF4y2Ba KaleemGydF4y2Ba Z.GydF4y2Ba NarmeenGydF4y2Ba R。GydF4y2Ba 阮GydF4y2Ba l D。GydF4y2Ba 哈GydF4y2Ba D B。GydF4y2Ba 为5G异构网络为基础的理论质量的服务感知游戏的上行功率控制GydF4y2Ba 移动网络及应用GydF4y2Ba 2019GydF4y2Ba 24GydF4y2Ba 2GydF4y2Ba 556GydF4y2Ba 563GydF4y2Ba 10.1007 / s11036-018-1156-2GydF4y2Ba 2- s2.0-85055723689GydF4y2Ba 艾哈迈德GydF4y2Ba 一世。GydF4y2Ba 常GydF4y2Ba K.GydF4y2Ba 下一代水声通信网络的有效信噪比映射和链路适应策略:跨层方法GydF4y2Ba IEEE访问GydF4y2Ba 2019GydF4y2Ba 7GydF4y2Ba 44150GydF4y2Ba 44164GydF4y2Ba 10.1109 / ACCESS.2019.2908018GydF4y2Ba 2- s2.0-85064681823GydF4y2Ba 艾哈迈德GydF4y2Ba 一世。GydF4y2Ba 常GydF4y2Ba K.GydF4y2Ba 关键任务用户基于优先级的冲突解决随机接入方案的共存PS-LTE和LTE-M网络GydF4y2Ba IEEE访问GydF4y2Ba 2019GydF4y2Ba 7GydF4y2Ba 115505GydF4y2Ba 115517GydF4y2Ba 10.1109 / access.2019.2934778GydF4y2Ba 艾哈迈德GydF4y2Ba 一世。GydF4y2Ba 常GydF4y2Ba K. H.GydF4y2Ba 基于任务关键型用户优先级的下一代公共安全网络协作资源分配方案GydF4y2Ba 物理通信GydF4y2Ba 2020GydF4y2Ba 38GydF4y2Ba 100926GydF4y2Ba 10.1016 / j.phycom.2019.100926GydF4y2Ba 艾哈迈德GydF4y2Ba 一世。GydF4y2Ba 常GydF4y2Ba K. H.GydF4y2Ba 下一代水声通信网络的下行功率分配策略GydF4y2Ba 电子产品GydF4y2Ba 2019GydF4y2Ba 8GydF4y2Ba 11GydF4y2Ba 1297GydF4y2Ba 10.3390 / electronics8111297GydF4y2Ba KaleemGydF4y2Ba Z.GydF4y2Ba 哈利克GydF4y2Ba M.GydF4y2Ba 汗GydF4y2Ba 一个。GydF4y2Ba 艾哈迈德GydF4y2Ba 一世。GydF4y2Ba DuongGydF4y2Ba T。GydF4y2Ba PS-CARA：手机公共安全网络上下文感知的资源分配方案GydF4y2Ba 传感器GydF4y2Ba 2018GydF4y2Ba 18GydF4y2Ba 五GydF4y2Ba 1473GydF4y2Ba 10.3390 / s18051473GydF4y2Ba 2- s2.0-85046621726GydF4y2Ba 艾哈迈德GydF4y2Ba 一世。GydF4y2Ba KaleemGydF4y2Ba Z.GydF4y2Ba 常GydF4y2Ba K.GydF4y2Ba 在3GPP干扰减轻基于优先级的QoS的毫微微小区用户的功率控制LTE-A的HetNetGydF4y2Ba 该杂志的通信和信息科学研究所韩国的GydF4y2Ba 2014GydF4y2Ba 39 bGydF4y2Ba 2GydF4y2Ba 61GydF4y2Ba 74GydF4y2Ba 10.7840 / kics.2014.39B.2.61GydF4y2Ba 郭GydF4y2Ba J.GydF4y2Ba 艾哈迈德GydF4y2Ba 一世。GydF4y2Ba 常GydF4y2Ba K. H.GydF4y2Ba 基于声学环形传声器阵列波束形成的HMM无人机分类、定位与跟踪GydF4y2Ba 无线通信和网络的EURASIP杂志GydF4y2Ba 2020GydF4y2Ba 2020GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba 9GydF4y2Ba 10.1186 / s13638 - 019 - 1632 - 9GydF4y2Ba 他GydF4y2Ba Y.GydF4y2Ba 艾哈迈德GydF4y2Ba 一世。GydF4y2Ba 施GydF4y2Ba L.GydF4y2Ba 常GydF4y2Ba K. H.GydF4y2Ba SVM-基于使用的实际嘈杂的环境中的HLA与WPT技术相结合无人机声音识别GydF4y2Ba KSII交易的互联网和信息系统GydF4y2Ba 2019GydF4y2Ba 13GydF4y2Ba 10GydF4y2Ba 5078GydF4y2Ba 5094GydF4y2Ba 张GydF4y2Ba X。GydF4y2Ba 佳GydF4y2Ba M.GydF4y2Ba 陈GydF4y2Ba L.GydF4y2Ba 嘛GydF4y2Ba J.GydF4y2Ba 邱GydF4y2Ba J.GydF4y2Ba 在第5代蜂窝网络过滤-OFDM的推动者灵活波形GydF4y2Ba 2015年IEEE GLOBECOM论文集GydF4y2Ba 2015年12月GydF4y2Ba 圣地亚哥，CA，USAGydF4y2Ba IEEEGydF4y2Ba 1GydF4y2Ba 6GydF4y2Ba 10.1109 / GLOCOM.2015.7417854GydF4y2Ba FettweisGydF4y2Ba G. P.GydF4y2Ba 触觉互联网：应用与挑战GydF4y2Ba IEEE车辆技术杂志GydF4y2Ba 2014GydF4y2Ba 9GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba 64GydF4y2Ba 70GydF4y2Ba 10.1109 / mvt.2013.2295069GydF4y2Ba 2- s2.0-84896471978GydF4y2Ba SchaichGydF4y2Ba F。GydF4y2Ba 野生GydF4y2Ba T。GydF4y2Ba 陈GydF4y2Ba Y.GydF4y2Ba 波形竞争者5G-适用性短分组和低延迟传输GydF4y2Ba 第79届车辆技术会议论文集GydF4y2Ba 2014年5月GydF4y2Ba 韩国首尔GydF4y2Ba IEEEGydF4y2Ba 18GydF4y2Ba 21GydF4y2Ba 10.1109 / VTCSpring.2014.7023145GydF4y2Ba 2 - s2.0 - 84936884504GydF4y2Ba 3GPPGydF4y2Ba 技术规范36.104,V13.2.0GydF4y2Ba 2016GydF4y2Ba http://www.3gpp.org/GydF4y2Ba