Bit-Interleaved Multiple Access: Improved Fairness, Reliability, and Latency for Massive IoT Networks
Notice bibliographique
Résumé
Internet of Things (IoT) networks require massive connections in dense areas. Therefore, a resource-efficient multiple access scheme seems inevitable to enable immense connectivity where multiple devices have to share the same resource block (RB). Nonorthogonal multiple access (NOMA) has been considered as the strongest candidate in recent years. However, in this article, by considering the practical implementation, we first provide a true power allocation (PA) constraint with finite alphabet inputs for conventional downlink NOMA and demonstrate that it cannot support massive connections in practical systems. To this end, we propose the bit-interleaved multiple access (BIMA) scheme in downlink IoT networks. The proposed BIMA scheme implements bitwise multiaccess interleaving and deinterleaving at the transceiver ends and there are no strict PA constraints, unlike conventional NOMA, thus allowing a high number of devices in the same RB. We provide a comprehensive analytical framework for BIMA by investigating all key performance indicators (KPIs) to present both information-theoretic [i.e., ergodic capacity (EC) and outage probability (OP)] and finite alphabet inputs [i.e., bit error rate (BER)] performance metrics with both instantaneous and statistical channel ordering. In addition, we define Jain’s fairness index and proportional fairness index (PFI) in terms of all KPIs. Based on the extensive computer simulations, we reveal that BIMA outperforms conventional NOMA significantly, with a performance gain of up to 20–30 dB in terms of KPIs in some scenarios. In other words, compared to conventional NOMA schemes, the same KPIs are met in BIMA with 20–30 dB less transmit power, which is quite promising for energy-limited use cases. Moreover, this performance gain becomes greater when more IoT devices are supported. BIMA provides a full diversity order for all IoT devices and enables the implementation of an arbitrary number of devices and modulation orders, which is crucial for IoT networks where a huge number of devices should be supported in a single RB in dense areas. In addition to the overall performance gain, BIMA guarantees a fairness system where none of the devices gets a severely degraded performance and the sum-rate is shared in a fair manner among devices. It guarantees QoS satisfaction for all devices. Finally, we provide an intense complexity and latency analysis for BIMA and demonstrate that it provides lower latency compared to conventional NOMA receivers, since it allows parallel computation at the receivers and no iterative operations are required. We show that compared to conventional NOMA receivers, BIMA reduces latency by up to 350% for specific IoT devices and 170% on average.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».