【摘 要】
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随着物联网在经济社会的各个领域的广泛应用,物联网设备的数量呈现了爆发式增长。因此,B5G蜂窝物联网需要采用大规模多输入多输出技术,以实现广域范围内大规模物联网设备的接入。但是,传统的大规模多输入多输出技术存在高成本和高功耗的问题。在这种情况下,本文结合各种低成本低功耗硬件以及技术提出了三种大规模接入设计方案。首先提出了一种低硬件成本的大规模接入方案。结合低精度模数转换器(ADC)和有限数量射频(R
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随着物联网在经济社会的各个领域的广泛应用,物联网设备的数量呈现了爆发式增长。因此,B5G蜂窝物联网需要采用大规模多输入多输出技术,以实现广域范围内大规模物联网设备的接入。但是,传统的大规模多输入多输出技术存在高成本和高功耗的问题。在这种情况下,本文结合各种低成本低功耗硬件以及技术提出了三种大规模接入设计方案。首先提出了一种低硬件成本的大规模接入方案。结合低精度模数转换器(ADC)和有限数量射频(RF)链路等低成本硬件的情况设计了包含信道估计、上行(UL)数据传输和下行(DL)数据传输的大规模接入框架,通过分析推导得到了上下行频谱效率的闭式表达式,从而揭示了低精度ADC对频谱效率的影响。进而根据所得到的频谱效率表达式,给出了低精度ADC情况下信道估计、上行数据传输和下行数据传输的时长分配算法,可以最小化系统的总能耗。仿真结果证实了算法的有效性。其次提出了一种低能耗的大规模接入设计方案。利用智能反射面的低功耗特点设计了一个智能反射面辅助的大规模覆盖增强框架,给出了相应的信道估计、上行数据传输和下行数据传输方案,并推导得到了上下行频谱效率的闭式表达式,从而揭示了反射面参数对频谱效率的影响。进而根据所得到的频谱效率表达式,给出了反射面辅助情况下信道估计、上行数据传输和下行数据传输的时长分配策略以最小化系统的总能耗。仿真结果表明,所提策略具有较低的功耗。然后提出了一种太赫兹频段下的低成本大规模接入设计方案。基于器件集约型子连接的低成本结构设计了一个太赫兹频段下智能反射面辅助的大规模接入框架,给出了详细的上下行数据传输方案,并推导了子连接情况下上下行频谱效率的闭式表达式,从而揭示了系统参数对频谱效率的影响。仿真结果证实了理论分析的准确性。本论文的研究结果可以为B5G蜂窝物联网的设计提供理论依据和技术支撑。
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