リソースが限られたIoTエンドポイントを持つスモールセルにおけるCFOに影響を与えるOFDM BERフロアの効率的な推定

Efficient Estimation of CFO-Affected OFDM BER Floor in Small Cells with Resource-Limited IoT End-Points.

• Adriana Lipovac
• Vlatko Lipovac
• Borivoj Modlic

抄録

現代の無線ネットワークは、データレートとレイテンシを劇的に向上させ、特にLTE（Long-Term Evolution）のダウンスケール誘導体LTE-Mまたは狭帯域モノのインターネット（NB IoT）によって標準化された、限られた計算能力を持つ様々な低コストデバイス間の大規模な通信の主要なイネーブラーとなるようにしています。具体的には、物理層の伝送性能の評価は、プロトコルスタックの上方にある潜在的なエラー回復のエスカレーションの程度を決定する上位層プロトコルにとって重要です。これにより、低処理能力のエンドポイントでは、特に信号対雑音比が十分に大きいスモールセルにおいて、OFDMシンボルのサイクリックプレフィックスだけでなく、シンボル間干渉を防止するために、主な直交周波数分割多重（OFDM）障害-キャリア周波数オフセット（CFO）によってのみ決定される残留ビット誤り率（BER）を最も効率的に推定することが必要とされている。しかし、これまでの解析モデルでは、CFOによる位相偏差からBERを推定するのに計算量の多いモデルが多かったのに対し、本論文では、電力遅延プロファイルの最適なサンプル瞬間を特定した後、CFOを等価時間分散（CFOと同じBER劣化をもたらす電力遅延プロファイルの追加拡散）によって抽象化している。提案したBER推定は、業界標準のLTEソフトウェア・シミュレータを用いて検証しています。

Contemporary wireless networks dramatically enhance data rates and latency to become a key enabler of massive communication among various low-cost devices of limited computational power, standardized by the Long-Term Evolution (LTE) downscaled derivations LTE-M or narrowband Internet of Things (NB IoT), in particular. Specifically, assessment of the physical-layer transmission performance is important for higher-layer protocols determining the extent of the potential error recovery escalation upwards the protocol stack. Thereby, it is needed that the end-points of low processing capacity most efficiently estimate the residual bit error rate (BER) solely determined by the main orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) impairment-carrier frequency offset (CFO), specifically in small cells, where the signal-to-noise ratio is large enough, as well as the OFDM symbol cyclic prefix, preventing inter-symbol interference. However, in contrast to earlier analytical models with computationally demanding estimation of BER from the phase deviation caused by CFO, in this paper, after identifying the optimal sample instant in a power delay profile, we abstract the CFO by equivalent time dispersion (i.e., by additional spreading of the power delay profile that would produce the same BER degradation as the CFO). The proposed BER estimation is verified by means of the industry-standard LTE software simulator.