動的スペクトルシェアリングに基づく新しいマルチチャネルIoTの5G通信

スペクトルリソースの不足は、モノのインターネット（IoT）の発展を制限してきた。第5世代（5G）ネットワークは、さまざまなデバイスやサービスを柔軟にサポートでき、5GとIoTを組み合わせることが可能となる。本論文では、5G通信とスペクトルを動的に共有する新しいマルチチャネルIoTを提案する。ここでは、5G通信とIoT通信を同時に実行するための送信機と受信機を含むIoTノードを設計した。5G通信とIoT通信に割り当てられたサブチャネルセットは、それぞれ2つの補完的なスペクトルマーカベクトルによって定義される。2つの独立したスペクトルシーケンスは、スペクトルマーカベクトル、擬似ランダム位相、パワースケーリングベクトルの内積を計算することで生成される。スペクトルシーケンスの逆高速フーリエ変換によって生成された2つの時間領域基本変調波形が、5GデータとIoTデータをそれぞれ変調するために使用される。受信機は、送信機と同じスペクトルマーカベクトルを使用してデータを検出できる。スペクトルマーカエラーや多重アクセスの場合におけるバイナリ変調および周期コードシフトキーディング変調を使用したシステムのBER性能をそれぞれ分析する。サブチャネルとパワー最適化ユニットは、最小IoTスループット、最大パワー、および最大干渉の制約の下で5Gスループットを最大化しようとする共同最適化問題として定式化される。最小5Gスループットを保証しつつIoTスループットを最大化するための代替最適化問題を提案する。最適解を得るために、ラグランジュ双対分解に基づく共同最適化アルゴリズムを提案する。シミュレーション結果は、提案されたIoTが5Gスループットを大幅に改善できることを示しつつ、IoTスループットが保証されることを示している。