We propose a neural network (NN)-based algorithm for device detection and time of arrival (ToA) and carrier frequency offset (CFO) estimation for the narrowband physical random-access channel (NPRACH) of narrowband internet of things (NB-IoT). The introduced NN architecture leverages residual convolutional networks as well as knowledge of the preamble structure of the 5G New Radio (5G NR) specifications. Benchmarking on a 3rd Generation Partnership Project (3GPP) urban microcell (UMi) channel model with random drops of users against a state-of-the-art baseline shows that the proposed method enables up to 8 dB gains in false negative rate (FNR) as well as significant gains in false positive rate (FPR) and ToA and CFO estimation accuracy. Moreover, our simulations indicate that the proposed algorithm enables gains over a wide range of channel conditions, CFOs, and transmission probabilities. The introduced synchronization method operates at the base station (BS) and, therefore, introduces no additional complexity on the user devices. It could lead to an extension of battery lifetime by reducing the preamble length or the transmit power.


翻译:我们提议对窄带实物随机访问频道(NB-IoT)进行基于神经网络(NN)的装置探测和到达时间计算法和载荷频率抵消法,用于对窄带物质互联网(NB-IoT)进行窄带物理随机访问频道(NPRACH)估计,引进NNE结构利用剩余革命网络,并了解5G新电台(5GNR)规格的序言结构,将第三代伙伴关系项目(3GPP)城市微电机(UMI)频道模型作为基准,根据最先进的基线随机下降用户,显示拟议方法使假负率(FNR)和假正率(FPR)获得高达8dB的收益,以及 ToA和CFO估计准确度获得显著收益。此外,我们的模拟表明,拟议的算法使广泛的频道条件、CFOs和传输概率获得收益。引入的同步方法在基站运作,因此用户装置不增加复杂性。通过缩短序言长度或传输力,可以导致电池寿命延长。

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