基于非正交多址技术的随机接入的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于非正交多址技术的随机接入的方法及装置，其中，方法包括：在基站接收端，根据当前消息负载，确定用户的第一部分非正交传输模式，将其发送给用户发送端；在用户发送端，在包含信息比特的待发送消息到达后，根据接收的第一部分非正交传输模式和信息比特长度确定第二部分非正交传输模式，根据第一部分非正交传输模式和第二部分非正交传输模式对待发送消息中的信息比特依次进行编码调制、资源起始位置对齐、后续处理和随机功率控制，得到发送信号，并将发送信号输出至多址接入信道。该方法可以极大提升随机接入的信道资源利用率和可支持的平均用户负载，并极大提升了用户传输信息的成功概率，提高了系统的性能、可靠性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
基于非正交多址技术的随机接入的方法及装置
本专利技术涉及数字信息传输
，特别涉及一种基于非正交多址技术的随机接入的方法及装置。
技术介绍
在典型的移动通信系统中，基站需要与覆盖范围内的多个用户进行通信。对于上行多用户接入的场景，随机接入技术发挥了至关重要的作用。在传统的上行多用户接入方案中，常常采用竞争信道和数据信道结合模式。首先，各用户需要根据协议在竞争信道中通过随机接入的方式与基站建立连接。其次，建立连接后，用户可以获取自己发送信息所需的数据信道资源(包括信令资源和导频资源)，随后利用相应的数据信道资源传输用户的发送信息。随着智能终端的爆炸性增长以及新兴应用场景的不断涌现，传统上行多用户接入方案面临极大的挑战。尤其对于海量小包突发业务场景以及高可靠低延时业务场景，传统的上行多用户接入方案带来的额外的信令开销和高延时都无法满足业务场景需求。有新型上行多用户接入方案提出，可以让待发送消息的活跃用户通过随机接入，直接传输消息包含的比特信息，从而减小传统的上行多用户接入方案中建立连接所带来的信令开销和延时。由此看出，无论是在传统的或者新型的上行多用户接入方案中，随机接入技术都是必不可少的，如何提高随机接入的资源利用率、提高用户负载率以及增大用户发送信息的成功概率非常重要。从网络信息论的角度看，在随机接入的模型中，在用户发送信息之前，基站并没有在不同用户间调度信道资源，从而不同活跃用户之间可能存在不可控的竞争冲突。为了解决不同活跃用户直接可能存在的竞争冲突，传统的随机接入技术之一是采用ALOHA碰撞解决办法。其特征之一在于用户通过竞争的方式独立的享用信道资源，即，当用户的发送信号在接收端与其他用户的信号叠加时，则发生碰撞，发生碰撞的用户信号携带的消息均发送失败。传统的基于ALOHA碰撞解决办法的随机接入技术主要存在以下几方面的问题：1、采用传统的随机接入技术，由于各用户发送的信号产生碰撞即判定该次传输失败，所以用户对信道资源的利用率较低。例如，传统的纯ALOHA随机接入技术的信道资源利用率(即平均用户负载率)不会超过18.4％，传统时隙ALOHA协议对信道资源利用率不会超过36.8％。并且当用户负载率较高时，信道资源利用率将进一步降低，从而影响整个系统的性能、可靠性和稳定性；并且，随着负载率的提高和信道资源利用率的降低，用户数据发生碰撞后丢包的概率急剧增加，导致大量的用户信息重传需求。2、为了传输给定的信息，传统的随机接入技术中时隙长度固定，从而导致单位时隙内到达基站接收端的消息数量的随机性无法控制，会出现随机性较大的情况，从而导致系统性能受限。3、传统的随机接入技术采用的编码调制模式简单，可支持的码率和码长有限，难以满足呈爆发性增长的多样化的需求，同时也无法支持随机接入中时隙长度改变的需求，亟待解决。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种基于非正交多址技术的随机接入的方法，该方法可以极大提升随机接入系统的性能、稳定性和可靠性。本专利技术的另一个目的在于提出一种基于非正交多址技术的随机接入的装置。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种基于非正交多址技术的随机接入的方法，包括以下步骤：在基站接收端，根据当前消息负载确定用户的第一部分非正交传输模式，并将所述第一部分非正交传输模式发送给用户发送端；在用户发送端，在包含信息比特的待发送消息到达后，根据接收的所述第一部分非正交传输模式和信息比特长度确定第二部分非正交传输模式，并根据所述第一部分非正交传输模式和所述第二部分非正交传输模式对所述待发送消息中的信息比特依次进行编码调制、资源起始位置对齐、后续处理和随机功率控制，以得到发送信号，并将所述发送信号输出至多址接入信道。本专利技术实施例的基于非正交多址技术的随机接入的方法，对待发送消息中的信息比特依次进行编码调制、资源起始位置对齐、后续处理和随机功率控制，通过非正交多址接入技术、可调节的时隙长度以及码率兼容码长可扩展的信道编码，实现了提升随机接入的信道资源利用率、可支持的平均用户负载以及用户传输信息的成功概率的目的，具有提升随机接入系统性能、可靠性和稳定性的优点。另外，根据本专利技术上述实施例的基于非正交多址技术的随机接入的方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述消息负载为单位时间内到达基站接收端的平均消息数量，所述第一部分非正交传输模式包括用户发送符号序列占用信道资源的起始位置和发送符号序列的符号数，且所述第二部分非正交传输模式包括编码调制参数，其中，所述编码调制参数包括外信道编码参数、内信道编码参数、比特交织参数和星座映射参数，其中，优选地，所述外信道编码为码率兼容码长可扩展的低密度奇偶校验码，所述内信道编码为比特重复码。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在所述用户发送端具体包括：在所述待发送消息到达后，根据接收的所述第一部分非正交传输模式和所述信息比特长度确定所述第二部分非正交传输模式；根据所述第一部分非正交传输模式和所述第二部分非正交传输模式中的所述编码调制参数对所述待发送消息中的信息比特依次进行编码调制，以得到待发送符号序列；根据所述第一部分非正交传输模式和所述第二部分非正交传输模式中的用户发送符号序列占用资源的起始位置，对所述待发送符号序列进行资源起始位置对齐，以得到对齐符号序列；用户对所述对齐符号序列进行后续处理，以得到待发送信号；对所述待发送信号进行随机功率控制，以得到所述发送信号并输出至所述多址接入信道。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述用户对所述对齐符号序列进行后续处理，进一步包括：对所述待对齐符号序列进行正交频分复用调制、组帧、频谱成形和功率调整。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述对所述待发送信号进行随机功率控制，进一步包括：根据概率密度分布或概率分布随机调整所述待发送信号的平均功率进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述根据接收的所述第一部分非正交传输模式和所述信息比特长度确定所述第二部分非正交传输模式，进一步包括：在包含信息比特的所述待发送消息到达后，确定星座映射参数；根据所述星座映射参数确定总信道编码码长；根据所述总信道编码码长和所述信息比特长度确定内信道编码码率和外信道编码码长；获取比特交织参数。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述根据所述第一部分非正交传输模式和所述第二部分非正交传输模式中的所述编码调制参数对所述待发送消息中的信息比特依次进行编码调制，进一步包括：根据所述非正交传输模式中的外信道编码参数对所述待发送消息包含的信息比特进行外信道编码，以得到外编码比特；根据所述非正交传输模式中的内信道编码参数对所述外编码比特进行内信道编码，以得到内编码比特；根据所述非正交传输模式中的比特交织参数对所述内编码比特进行比特交织，以得到交织比特；根据所述非正交传输模式中的星座映射参数对所述交织比特进行星座映射，以得到所述待发送符号序列。为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种基于非正交多址技术的随机接入的装置，包括：模式控制模块，用于在基站接收端，获取当前消息负载确定用户的第一部分非正交传输模式，并将所述第一部分非正交传输模式发送给用户发送端，还用于在用户发送端，在包含信息比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于非正交多址技术的随机接入的方法，其特征在于，包括以下步骤：在基站接收端，根据当前消息负载确定用户的第一部分非正交传输模式，并将所述第一部分非正交传输模式发送给用户发送端；在用户发送端，在包含信息比特的待发送消息到达后，根据接收的所述第一部分非正交传输模式和信息比特长度确定第二部分非正交传输模式，并根据所述第一部分非正交传输模式和所述第二部分非正交传输模式对所述待发送消息中的信息比特依次进行编码调制、资源起始位置对齐、后续处理和随机功率控制，以得到发送信号，并将所述发送信号输出至多址接入信道。

【技术特征摘要】
1.一种基于非正交多址技术的随机接入的方法，其特征在于，包括以下步骤：在基站接收端，根据当前消息负载确定用户的第一部分非正交传输模式，并将所述第一部分非正交传输模式发送给用户发送端；在用户发送端，在包含信息比特的待发送消息到达后，根据接收的所述第一部分非正交传输模式和信息比特长度确定第二部分非正交传输模式，并根据所述第一部分非正交传输模式和所述第二部分非正交传输模式对所述待发送消息中的信息比特依次进行编码调制、资源起始位置对齐、后续处理和随机功率控制，以得到发送信号，并将所述发送信号输出至多址接入信道。2.根据权利要求1所述的基于非正交多址技术的随机接入的方法，其特征在于，所述消息负载为单位时间内到达基站接收端的平均消息数量，所述第一部分非正交传输模式包括用户发送符号序列占用信道资源的起始位置和发送符号序列的符号数，且所述第二部分非正交传输模式包括编码调制参数，其中，所述编码调制参数包括外信道编码参数、内信道编码参数、比特交织参数和星座映射参数，且所述外信道编码为码率兼容码长可扩展的低密度奇偶校验码，所述内信道编码为比特重复码。3.根据权利要求2所述的基于非正交多址技术的随机接入的方法，其特征在于，在所述用户发送端，具体包括：在所述待发送消息到达后，根据接收的所述第一部分非正交传输模式和所述信息比特长度确定所述第二部分非正交传输模式；根据所述第一部分非正交传输模式和所述第二部分非正交传输模式中的所述编码调制参数对所述待发送消息中的信息比特依次进行编码调制，以得到待发送符号序列；根据所述第一部分非正交传输模式和所述第二部分非正交传输模式中的用户发送符号序列占用资源的起始位置，对所述待发送符号序列进行资源起始位置对齐，以得到对齐符号序列；用户对所述对齐符号序列进行后续处理，以得到待发送信号；对所述待发送信号进行随机功率控制，以得到所述发送信号并输出至所述多址接入信道。4.根据权利要求3所述的基于非正交多址技术的随机接入的方法，其特征在于，所述用户对所述对齐符号序列进行后续处理，进一步包括：对所述待对齐符号序列进行正交频分复用调制、组帧、频谱成形和功率调整。5.根据权利要求3所述的基于非正交多址技术的随机接入的方法，其特征在于，所述对所述待发送信号进行随机功率控制，进一步包括：根据概率密度分布或概率分布随机调整所述待发送信号的平均功率。6.根据权利要求3所述的基于非正交多址技术的随机接入的方法，其特征在于，所述根据接收的所述第一部分非正交传输模式和所述信息比特长度确定所述第二部分非正交传输模式，进一步包括：在包含信息比特的所述待发送消息到达后，确定星座映射参数；根据所述星座映射参数确定总信道编码码长...

【专利技术属性】
技术研发人员：张妤姝，彭克武，宋健，陈璋美，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，清华大学，
类型：发明
国别省市：广东,44