一种MTC设备的高可靠通信方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种MTC设备的高可靠通信方法，包括：第一阶段通信和第二阶段通信；其中，第一阶段通信包括通过波束成形设计，将信息以组播的形式同时发送给各个簇，并保证各个簇的簇头成功收到信息，以使各个簇的簇头完成第二阶段通信；第二阶段通信为每个簇的簇头以时分多址TDMA的方式将信息在簇时隙内多播给同簇的其余用户；每个簇表示一个D2D网络簇；相应的，簇头为D2D网络簇的簇头。本发明专利技术实施例提供的一种高可靠通信方法，通过在成簇的D2D网络上分两阶段传输实现，其中第一阶段通过设计波束成形以组播方式进行基站到用户的直接传输，第二阶段通过TDMA方式在每个簇内进行多播。从而简化了发送数据的复杂度并减小了簇间干扰，实现了高可靠通信。

【技术实现步骤摘要】
一种MTC设备的高可靠通信方法
本专利技术实施例涉及通信
，尤其涉及一种MTC设备的高可靠通信方法。
技术介绍
5G致力于建立一个物物相连的网络。MTC在可靠性、延迟以及有效性方面具有很高的要求，随着5G的兴起，MTC也面临着巨大的发展机遇。尤其是在工业场景中，由于传输的下行控制信息(DownlinkControlInformation，DCI)对可靠性和延迟的高要求，如何实现工业应用中的高可靠低延迟通信(ultra-reliableandlowlatencycommunication，URLLC)引起了学术界和工业界的广泛讨论。然而，高可靠低延迟通信的要求很难满足。一方面，工业自动化系统对信号延迟和畸变的高敏感性对实现URLLC提出了巨大的挑战；另一方面，电磁干扰和高度反光的工业设施等严重影响了通信的可靠性。因此现在亟需一种MTC设备的高可靠通信方法来解决上述问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的MTC设备的高可靠通信方法。第一方面本专利技术实施例提供一种MTC设备的高可靠通信方法，包括：第一阶段通信和第二阶段通信；其中，所述第一阶段通信包括通过波束成形设计，将信息以组播的形式同时发送给各个簇，并保证各个簇的簇头成功收到信息，以使各个簇的簇头完成所述第二阶段通信；所述第二阶段通信为每个簇的簇头以时分多址TDMA的方式将所述信息在所述簇时隙内多播给同簇的其余用户；每个簇表示一个D2D网络簇；相应的，所述簇头为所述D2D网络簇的簇头。第二方面本专利技术实施例还提供了一种MTC设备的高可靠通信方法，包括：第一阶段通信和第二阶段通信；所述第二阶段通信包括接收到基站完成所述第一阶段通信后发送的信息，并将所述信息以TDMA的方式在簇时隙内多播给同簇的其余用户。第三方面本专利技术实施例还提供了一种基站，包括：组播模块，用于通过波束成形设计，将信息以组播的形式同时发送给各个簇，并保证各个簇的簇头成功收到信息，以使各个簇的簇头完成所述第二阶段通信；所述第二阶段通信为每个簇的簇头以TDMA的方式将所述信息在所述簇时隙内多播给同簇的其余用户；每个簇表示一个D2D网络簇；相应的，所述簇头为所述D2D网络簇的簇头。第四方面本专利技术实施例还提供了一种终端，包括：多播模块，用于接收到基站完成所述第一阶段通信后发送的信息，并将所述信息以TDMA的方式在簇时隙内多播给同簇的其余用户。本专利技术实施例提供的一种MTC设备的高可靠通信方法，通过在成簇的D2D网络上分两阶段传输实现，其中第一阶段通过设计波束成形以组播方式进行基站到用户的直接传输，第二阶段通过TDMA方式在每个簇内进行多播。从而简化了发送数据的复杂度并减小了簇间干扰，实现了高可靠通信。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种MTC设备的高可靠通信方法流程图；图2是本专利技术实施例提供的高可靠通信模型示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种MTC设备的高可靠通信方法流程图；图4是本专利技术实施例提供的一种基站结构图；图5是本专利技术实施例提供的一种终端结构图；图6是本专利技术实施例提供的基站设备的结构框图；图7是本专利技术实施例提供的终端设备的结构框图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。目前，现有技术中还没有一种高可靠通信方法能广泛应用。针对上述现有技术中存在的问题，图1是本专利技术实施例提供的一种MTC设备的高可靠通信方法流程图，包括：第一阶段通信和第二阶段通信；其中，所述第一阶段通信包括S1、通过波束成形设计，将信息以组播的形式同时发送给各个簇，并保证各个簇的簇头成功收到信息，以使各个簇的簇头完成所述第二阶段通信；所述第二阶段通信为每个簇的簇头以时分多址TDMA的方式将所述信息在所述簇时隙内多播给同簇的其余用户；每个簇表示一个D2D网络簇；相应的，所述簇头为所述D2D网络簇的簇头。本专利技术实施例的执行主体为基站，本专利技术实施例提供的高可靠通信方法包括两个阶段，第一阶段为基站将每个簇的所有信息组合在一起，通过组播方式，以合适的波束成形设计同时发送给相应的簇，保证各个簇的簇头成功收到信息，以使各个簇的簇头完成所述第二阶段通信；第二阶段为各个簇的簇头采用TDMA方式，在分配给该簇的时隙内将信息多播给同簇的其它用户。本专利技术实施例以一个小区内的高可靠通信为例进行说明，多个小区的具体应用可参考一个小区的方式，本专利技术实施例对此不再赘述。图2是本专利技术实施例提供的高可靠通信模型示意图，如图2所示，一个基站装配M根天线，而每个用户只有一根天线。根据工业自动化设备的地理位置关系，Kn个彼此相邻的用户可以形成簇n，那么，K个用户就可以形成N个不相交的簇。设为属于簇n的用户集合，那么，每个用户只属于一个簇就可以表示为，如果n≠i，且进一步的，在本专利技术实施例中，下行信道以及D2D信道都采用块衰落模型，那么使用在相干时间块内呈独立准静态平坦衰落，但在块与块之间独立变化的模型来模拟所有信道。同时，设T和B分别为相干时间和相干带宽，且这两个参数适用于下行信道和D2D信道。除此之外，假设对第n簇第k个用户来说，它知道其下行信道和D2D信道的所有信息，但是对基站来说，基站只知道所有的下行信道信息。除此之外，让Ωk,n和Dk,n分别表示在时延要求内，发送给第n簇第k个用户的信息比特集合和信息比特数量。为了满足时延要求，定义τ，来表示一次传输中的最大容忍延迟并假设τ比相干时间要小得多(τ＜T)。在步骤S1即第一阶段中，可以理解的是，基站会结合每个簇的信息，即集合带有的比特信息，通过组播的方式，在τ1秒时间内，将信息同时发送给各个簇。在第一阶段，可以将基站发送的信息表示为：其中为发送到第n簇的所有信息，它遵循零均值单位方差的循环对称复高斯分布，为第一阶段第n簇所有信息的发射波束成形矢量。那么，对第n簇的第i个用户来说，它在第一阶段收到的信息可以表示为：其中和分别表示从基站到第n簇第i个用户的下行信道和第一阶段第n簇第i个用户处的加性高斯白噪声(AdditiveWhiteGaussianNoise，AWGN)。那么，第n簇第i个用户在第一阶段的SINR为：第n簇每个用户的SINR目标被设置为：本专利技术实施例可以为每个用户定义一个第一阶段的可靠性指标：其中，表示第n簇第i个用户在第一阶段成功解码了信息。定义则在第一阶段，第n簇成功解码信息的用户数为在第二阶段中，若判断获知第一阶段各个簇中有用户成功解码信息，那么成功解码信息的用户之一被确定为该簇的簇头，该簇头在时隙τ2(Nτ2+τ1＜τ)内通过一点对多点(device-to-multiple-device,D2MD)的方式将信息转发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MTC设备的高可靠通信方法，其特征在于，包括：第一阶段通信和第二阶段通信；其中，所述第一阶段通信包括通过波束成形设计，将信息以组播的形式同时发送给各个簇，并保证各个簇的簇头成功收到信息，以使各个簇的簇头完成所述第二阶段通信；所述第二阶段通信为每个簇的簇头以时分多址TDMA的方式将所述信息在所述簇时隙内多播给同簇的其余用户；每个簇表示一个D2D网络簇；相应的，所述簇头为所述D2D网络簇的簇头。

【技术特征摘要】
1.一种MTC设备的高可靠通信方法，其特征在于，包括：第一阶段通信和第二阶段通信；其中，所述第一阶段通信包括通过波束成形设计，将信息以组播的形式同时发送给各个簇，并保证各个簇的簇头成功收到信息，以使各个簇的簇头完成所述第二阶段通信；所述第二阶段通信为每个簇的簇头以时分多址TDMA的方式将所述信息在所述簇时隙内多播给同簇的其余用户；每个簇表示一个D2D网络簇；相应的，所述簇头为所述D2D网络簇的簇头。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一阶段通信和所述第二阶段通信前，所述方法还包括：基于预设的簇头选择策略，在每个簇内确定所述簇头，其中，所述簇头选择策略是基于每个用户的信干噪比SINR以及发送信息的成功率确定的。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述簇头选择策略具体包括：将第一阶段每个用户接收信息的SINR作为第一权重，并将第二阶段成功接收到信息的用户数量作为第二权重；选择第一权重和第二权重加权和最大的用户作为该簇的簇头。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过波束成形设计，将信息以组播的形式同时发送给各个簇，并保证各个簇的簇头成功收到信息，还包括：设计波束成形，以使基站发送功率最小。5.一种MTC设备的高可靠通信方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕颖蕾，满毅，尹良，宋梅，李蓝林，刘梦婷，闫梅，刘明艺，刘安，王小军，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11