5G enables Industry 4.0 through machine-type communication (MTC). Massive MTC (mMTC) and ultra-reliable and low-latency communication (URLLC) are two key 5G MTC scenarios to support diverse quality of service (QoS) requirements for Industry 4.0. In this paper, an LSTM-aided hybrid random access scheme (LSTMH-RA) is proposed to support 5G-enabled Industry 4.0 where mMTC and URLLC devices coexist. In the proposed LSTMH-RA scheme, mMTC devices access the network via a timing advance (TA)-aided four-step procedure to meet massive access requirement, while the access procedure of the URLLC devices is completed in two steps coupled with the mMTC devices' access procedure to reduce latency. Furthermore, we propose an attention-based LSTM prediction model to predict the number of active URLLC devices, thereby determining the parameters of the multi-user detection algorithm to guarantee the latency and reliability access requirements of URLLC devices. We analyze the successful access probability of the LSTMH-RA scheme. Numerical results show that, compared with the benchmark schemes, the proposed LSTMH-RA scheme can significantly improve the successful access probability, and thus satisfy the diverse QoS requirements of URLLC and mMTC devices.


翻译:5G使工业4.0通过机器型通信(MTC)使工业4.0成为了工业4.0。大型MTC(MMTC)和超可靠和低延迟通信(URLLC)是支持工业4.0服务质量要求的两个主要5G MTC(QOS)方案,支持工业4.0。在本文中,提议一个LSTM辅助型随机随机访问计划(LSTMH-RA)支持5G驱动的工业4.0,MMTC和URLLC装置同时存在。在拟议的LSTMH-RA计划中,MTC装置通过一个提前时间(TA)辅助的四步程序进入网络,以满足大规模访问要求,而URLCLC装置的准入程序则分两个步骤完成,同时完成MTC装置的准入程序,以降低耐久性。此外,我们提议一个以关注为基础的LSTM预测模型,以预测活跃的URLC装置的数量,从而确定多用户检测算法的参数,以保障URLC装置的耐用性和可靠性要求。我们分析了LSTM-RA机制的成功访问概率率,因此可以将LS-RA计划与LS-RAM计划的成功性结果加以比较。

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