锯齿解码在分布式多址接入网中的高系统吞吐量设计方法技术方案

本发明专利技术提供了一种锯齿解码在分布式多址接入网中的高系统吞吐量设计方法，

Design of high throughput system for sawtooth decoding in distributed multiple access networks

The present invention provides a method for designing a high throughput system for sawtooth decoding in a distributed multiple access network,

【技术实现步骤摘要】
锯齿解码在分布式多址接入网中的高系统吞吐量设计方法
本专利技术涉及无线通信，尤其涉及一种锯齿解码在分布式多址接入网中的高系统吞吐量设计方法。
技术介绍
ALOHA协议，主要分为纯ALOHA和时隙ALOHA两种。纯ALOHA协议工作原理：站点只要产生帧，就立即发送到信道上；规定时间内若收到应答，表示发送成功，否则重发。重发策略：等待一段随机的时间，然后重发；如再次冲突，则再等待一段随机的时间，直到重发成功为止。时隙ALOHA协议基本思想：用时钟来统一用户的数据发送。办法是将时间分为离散的时间片，用户每次必须等到下一个时间片才能开始发送数据，从而避免了用户发送数据的随意性，减少了数据产生冲突的可能性，提高了信道的利用率。时隙ALOHA协议是把信道时间分成离散的时间槽，槽长为一个帧所需的发送时间。每个站点只能在时槽开始时才允许发送。其他过程与纯ALOHA协议相同。串行干扰删除(SIC)的基本原理是逐步减去最大信号功率用户的干扰，SIC检测器在接收信号中对多个用户逐个进行数据判决，判决出一个用户就同时减去该用户信号造成的多址干扰(MAI)，按照信号功率大小的顺序来进行操作，功率较大信号先进行操作。这样一直进行循环操作，直至消除所有的多址干扰为止。CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)即带冲突检测的载波监听多路访问技术(载波监听多点接入/碰撞检测)。它具有比ALOHA协议更高的介质利用率。工作原理：发送数据前先侦听信道是否空闲，若空闲，则立即发送数据。若信道忙碌，则等待一段时间至信道中的信息传输结束后再发送数据；若在上一段信息发送结束后，同时有两个或两个以上的节点都提出发送请求，则判定为冲突。若侦听到冲突，则立即停止发送数据，等待一段随机时间，再重新尝试。纯ALOHA协议的思想很简单，只要用户有数据要发送，就尽管让他们发送。不过这样会产生冲突从而造成帧的破坏。由于广播信道具有反馈性，因此发送方可以在发送数据的过程中进行冲突检测，将接收到的数据与缓冲区的数据进行比较，就可以知道数据帧是否遭到破坏。对于局域网LAN，反馈信息很快就可以得到；而对于卫星网，发送方要在270ms后才能确认数据发送是否成功。通过研究证明，纯ALOHA协议的信道利用率最大不超过18.4％。与纯ALOHA协议相比，时隙ALOHA协议降低了产生冲突的概率，信道利用率最高为36.8％，是纯ALOHA协议的两倍。但是二者的信道利用率都不是很高不能够满足现在无线通信的要求。并且，对于时隙ALOHA，用户数据的平均传输时间要高于纯ALOHA系统。串行干扰删除(SIC)技术是根据信号功率排的用户顺序决定了最佳的接收效果，但是在实际过程中，用户的功率是不断变化的，这就要求SIC接收机不断地对用户功率进行排序。并且，SIC在处理中，每一级都会产生一定的时延，在现实多级处理过程中，产生的时延很大。使用CSMA/CD介质访问控制的一个缺点就是，当LAN中的互联的每台计算机都只有少量数据需要传输时，网络中每个站点对介质的共享都几乎是公平的；但是如果一个站点需要发送大量的数据时(如一个站点担当高质量视频源的情况下)这是就可能出现一个站点长时间控制整个LAN的情形。总结现有的ALOHA和CSMA方案，共性为系统吞吐量小于1。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种锯齿解码在分布式多址接入网中的高系统吞吐量设计方法。本专利技术提供了一种锯齿解码在分布式多址接入网中的高系统吞吐量设计方法，K个位置彼此分散的单天线用户，由{1,2,…,K}表示，分别传输数据至接收端，接收端装有M个分散分布并且不在同一位置的接收天线，由{1,2,…,M}表示，分散的单天线用户和接收天线使得各路径传输耗时不同，单天线用户k想要发送包含L个调制符号的数据包，用表示，其中xk,l表示这个数据包中的第l个调制符号，初期考虑二进制相移键控调制，即xk,l∈{+1,-1}，与DS系统中的信息位sk,l∈{0,1}区别在于xk,l可看作sk,l的调制，假设时隙即一个符号的时长；假设系统是符号级别同步，即在某一时隙上接收的信号是所有用户完整符号级的叠加，令hk,m表示从用户k至接收天线m的信道增益，令wm[t]表示接收天线m在t时隙的加性噪声，接收天线m在t时隙接收到的信号为：其中表示在t时隙对应有输出的所有用户索引的集合，并且ls表示Xs中的第几个符号在t时隙被天线m接收，P为发送符号的功率；令整数τij∈[0,τmax]表示用户j发送的数据包到达天线i的传输时延，假设以时隙为基本单位，且假设τij为整数，令M×K矩阵T表示这K个用户数据包的传输时延，其第(i,j)个元素为τij，并称该矩阵为时延矩阵，假设接收端可以准确获得hk,m’s和T，并假设发送端不知道hk,m和T。作为本专利技术的进一步改进，hk,m’s和T通过直接序列扩频方式获得，每个用户分配一个唯一的伪随机序列并放置到数据包的包头内，接收端收到多个用户的包头叠加后进行相关检测可以获得每个用户的传输时延及信道增益。本专利技术的有益效果是：提高了系统的吞吐量。附图说明图1是本专利技术一种锯齿解码在分布式多址接入网中的高系统吞吐量设计方法的示意图。图2是本专利技术一种锯齿解码在分布式多址接入网中的高系统吞吐量设计方法的分布式多址接入接收信号示意图。具体实施方式下面结合附图说明及具体实施方式对本专利技术作进一步说明。如图1至图2所示，一种锯齿解码在分布式多址接入网中的高系统吞吐量设计方法，K个位置彼此分散的单天线用户，由{1,2,…,K}表示，分别传输数据至接收端。接收端装有M个分散分布的(不在同一位置)接收天线，由{1,2,…,M}表示。分散的用户和天线使得各路径传输耗时不同。用户k想要发送包含L个调制符号的数据包，用表示，其中xk,l表示这个数据包中的第l个调制符号。初期考虑二进制相移键控(binaryphaseshiftkeying，BPSK)调制，即xk,l∈{+1,-1}(与DS系统中的信息位sk,l∈{0,1}区别在于xk,l可看作sk,l的调制)。假设时隙即一个符号的时长。假设系统是符号级别同步，即在某一时隙上接收的信号是所有用户完整符号级的叠加。令hk,m表示从用户k至接收天线m的信道增益，令wm[t]表示接收天线m在t时隙的加性噪声。接收天线m在t时隙接收到的信号为：其中表示在t时隙对应有输出的所有用户索引的集合，并且ls表示Xs中的第几个符号在t时隙被天线m接收，P为发送符号的功率。令整数τij∈[0,τmax]表示用户j发送的数据包到达天线i的传输时延(假设以时隙为基本单位)，且假设τij为整数。令M×K矩阵T表示这K个用户数据包的传输时延，其第(i,j)个元素为τij，并称该矩阵为时延矩阵。假设接收端可以准确获得hk,m’s和T(可以通过直接序列扩频方式获得，每个用户分配一个唯一的伪随机序列并放置到数据包的包头内，接收端收到多个用户的包头叠加后进行相关检测可以获得每个用户的传输时延及信道增益)，并假设发送端不知道hk,m和T。拟利用M个天线上接收的数据包Y1至YM进行类似锯齿解码操作，最终得到原始数据。具体解码过程可参考图2所示例子，三个用户传输数据包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锯齿解码在分布式多址接入网中的高系统吞吐量设计方法，其特征在于：K个位置彼此分散的单天线用户，由{1,2,…,K}表示，分别传输数据至接收端，接收端装有M个分散分布并且不在同一位置的接收天线，由{1,2,…,M}表示，分散的单天线用户和接收天线使得各路径传输耗时不同，单天线用户k想要发送包含L个调制符号的数据包，用

【技术特征摘要】
1.一种锯齿解码在分布式多址接入网中的高系统吞吐量设计方法，其特征在于：K个位置彼此分散的单天线用户，由{1,2,…,K}表示，分别传输数据至接收端，接收端装有M个分散分布并且不在同一位置的接收天线，由{1,2,…,M}表示，分散的单天线用户和接收天线使得各路径传输耗时不同，单天线用户k想要发送包含L个调制符号的数据包，用表示，其中xk,l表示这个数据包中的第l个调制符号，初期考虑二进制相移键控调制，即xk,l∈{+1,-1}，与DS系统中的信息位sk,l∈{0,1}区别在于xk,l可看作sk,l的调制，假设时隙即一个符号的时长；假设系统是符号级别同步，即在某一时隙上接收的信号是所有用户完整符号级的叠加，令hk,m表示从用户k至接收天线m的信道增益，令wm[t]表示接收天线m在t时隙的加性噪声，接收天线m在t时隙接收到的信号为：

【专利技术属性】
技术研发人员：代明军，李晓凤，毛白露，王晖，林晓辉，陈彬，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44