一种基于二元逻辑关系的无线数据发送方法技术

本发明专利技术提出了一种基于二元逻辑关系的无线数据发送方法，属于数据传输领域。为适应各种应用业务类型和数据流量的爆炸式增长，下一代无线网络的用户吞吐量应大大提高，由于包含基站号、频率子信道号等的逻辑数据信息附着通常作为无效消息处理，降低传输无线数据可用资源利用率；以频域子带为物理层资源代表，本发明专利技术定义一个频域子信道服务某用户为比特1，不服务该用户为比特0，则通过信道是否对用户服务得到一串信息比特；当信道数特别多时，这种数据附着方式承载的信息量将有可能大于通过用户调度得到的容量增益，通过可用资源服务用户的逻辑关系实现数据附着；还使用非正交多址技术实现资源同时同频服务于多个用户从而提升无线资源利用率。

A Wireless Data Transmission Method Based on Binary Logic Relation

The invention proposes a wireless data transmission method based on binary logic relationship, which belongs to the field of data transmission. In order to adapt to the explosive growth of various application service types and data traffic, the user throughput of the next generation wireless network should be greatly improved. Because the logical data information attachment including base station number, frequency subchannel number and so on is usually used as invalid message processing to reduce the utilization rate of available resources for transmitting wireless data. The frequency domain subband is used as the physical layer resource representative, and the invention defines a frequency domain. If the subchannel serves a certain user as bit 1 and does not serve the user as bit 0, whether a series of information bits are obtained through the channel for user service or not; when the number of channels is very large, the amount of information carried by this data attachment mode will probably be larger than the capacity gain obtained by user scheduling, and the data attachment will be achieved through the logical relationship of the available resources serving users; and non-orthogonal multiple is also used. Address technology improves the utilization of wireless resources by providing simultaneous services to multiple users at the same time.

【技术实现步骤摘要】
一种基于二元逻辑关系的无线数据发送方法
本专利技术属于数据传输领域，涉及一种基于二元逻辑关系的无线数据发送方法。
技术介绍
A.无线网络的发展历史通过下一代无线网络(wirelessnetworks,WN)的发展，任何时间、任何地点的万物互联都可以作为无线传输的目标进行展望，这是一个从理论研究到工业均朝气蓬勃的发展趋势，预计这一趋势将推动大规模的无线资源规划，以满足全球交通数据的爆炸式增长。但是由于目前可用的无线资源限制，无线网络的性能始终存在瓶颈。在无线网络发展的过去十年里，诸如多输入多输出(MIMO)、协同多点传输(CoMP)、正交频分多址(OFDMA)以及非正交多址(NOMA)等技术都是有助于改善无线网络的用户吞吐量。在S.Fu等人的研究中，关注了CoMP在无线网络中的性能，提出了一种联合用户调度和功率分配的启发式算法；通过与传统蜂窝网络的比较，验证CoMP可以将无线容量提高20％-25％。S.Fu等人进一步将工作扩展到MIMO场景中，在该场景中，无线容量可以大大增加。Z.Ding等人研究NOMA的实现和性能，它可以通过连续干扰消除(SIC)消除部分无线干扰，提高无线容量。H.S.Cha等人在实验中通过干扰对齐提高无线容量，可以压缩噪声空间，在相同发射天线数量的情况下比MIMO传输更多的符号。基于无线网络的发展历史，可以通过利用空域资源提高用户吞吐量。当前最流行的技术是CoMP和NOMA。CoMP分为MutingCoMP和联合传输(JT)型CoMP，在前者中，几个基站按预先确定的协作簇对簇内用户提供服务，它只有两个状态，要么基站处于服务状态要么处于关闭状态，且同时频用户只能接收来自一个基站的服务；在后者中，协作基站集合内的所有基站可以在同时频传输相同的用户数据服务用户以提高无线接收信号的接收质量。。NOMA指多个用户信号可以在同一个频率子信道上被复用。信道增益较好的用户可以解码信道增益较差的用户的干扰从而降低系统干扰。B.数据附着(DA)的定义在无线网络发展过程中，利用上述提到的技术可以有效的改善无线网络用户吞吐量的性能，但是无线信道增益进一步限制了用户吞吐量。数据附着(DA)是一种新型的机制，数据附加在诸如频率子信道数等物理资源上，特别是在第五代无线网络(5G)中，大规模的资源配置可以为数据传输提供大量可用的数据附着信息，即任何物理资源都可以等效地替代频率子信道，比如基站的天线、基站的放置等。对于具有多个频率子信道的特定基站，首先将物理资源编码为二进制形式，其中“1”表示使用该物理资源，“0”表示不使用。于是二进制代码的每个组合表示物理资源和用户之间的服务关系，也对应于一组附加的DA数据。DA消息可以附加到频率子信道上。通过每个子信道上不同的用户调度，用户可以获得额外的DA消息。如图1所示，以第一个用户为例，如果只有第三个子信道为用户服务，则DA消息为“0010”，除了频率子信道外，基站上的发射天线也可以获得DA增益。在图1中，定义一个特定的天线为“1”，而不是“0”，通过读取服务状态，用户可以获得DA消息“10010101”，利用毫米波(mmwave)、大规模天线技术(massive-MIMO)等资源的大规模布设，可以大大增加DA消息。以基于DA的子信道为例，其中由于传信的子信道不是预先确定的，用户可以使用广播信道等多种方法来区分接收信号的源子信道。但在本专利技术并没有对此进行深入的探索以待后续研究，本专利技术侧重于DA机制的理论框架本身。传统信息传输都是以一个最大信道分配给某个用户服务，相当于这种方式是确定的，一个信道给一个用户服务，用户调度是固定的，其缺点是不够灵活，并且当无线信道质量都很差或非常接近的情况下，这种用户调度的方式带来的增益并不如采用具有随机用户调度特征的DA附着方式大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于二元逻辑关系的无线数据发送方法，为此本专利技术提出了利用正交频分多址(OFDMA)、非正交多址(NOMA)以及协作多点传输(COMP)等技术来提升网络空间可用物理层资源数目以承载DA数据。进一步的，本专利技术通过NOMA技术提升网络资源利用率。经过本专利技术仿真实验结果验证了基于数据附着的无线传输的有效性。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于二元逻辑关系的无线数据发送方法，该方法包括以下步骤：S1：定义一个频域子信道服务用户为1，不服务为0，则通过信道是否对用户服务得到一串信息比特，当信道数特别多时，这种数据附着方式承载的信息量将大于通过用户调度得到的容量增益，通过可用资源服务用户的逻辑关系实现数据附着(dataattachment,DA)；S2：使用非正交多址技术(NOMA)实现资源同时同频服务于多个用户从而进一步提升无线资源利用率。进一步，所述步骤S1具体为：DA同时为不同的用户服务，利用NOMA技术，用户通过连续干扰抵消(SuccessiveInterferenceCancellation,SIC)对目标信号和每个子信道上相应的干扰进行解码。进一步，所述用户吞吐量分为两部分，即数据附着信息和香农容量；对于传统的无线传输，用户调度利用无线信道增益来最大限度地提高用户吞吐量，当考虑DA时，用户调度就由DA消息携带的信息决定，这导致用户调度的随机性，无法充分使用无线信道增益；同时当考虑DA时，与传统的无线传输相比，香农容量将会降低，使得DA的性能依赖于无线环境；1)无线信道质量相近且子信道或其他资源的可用数量足够大时，DA技术能取得明显容量增益并超过随机用户调度导致的香农容量损失；2)当无线干扰很强时，用户调度不能带来较大的用户吞吐量增益，此时DA技术能取得明显的系统容量增益。进一步，所述步骤S2具体为：S201：用物理层资源来编码DA消息一个子信道对特定用户的服务状态用“0”或“1”的二进制值表示；当频域信道承载DA信息时，假设可用子信道数目为S，则根据其服务某用户的状态在每个子帧中向该用户发送S比特的DA消息；在每个子帧中，为特定用户服务的子信道生成编码表，由于用户的业务呈随机到达特征，每个用户的DA编码在编码表中也以随机的方式出现；S202：扩大可用物理资源种类增加DA信息在5G中，基于毫米波的频率带宽至少为1Ghz，把带宽分成多个子信道；当无线干扰强时，DA信息将是满足无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSN)用户需求的有力保证；当无线环境满足各子信道增益接近或无线干扰极大的场景时，DA能有效提高用户吞吐量，补偿随机用户调度的不足；基于大规模MIMO的DA传输；对于特定的用户，采用“1”和“0”来定义发送信号给用户；然后，在基站侧配置T根天线的数量在一个用户的子帧中增加DA的比特位；如果用户端配置了Y根天线接收信号，DA消息在每个用户的增加到YT位；另一方面，若干基站能组成基站协作簇同时向用户发送信号；通过解码来自不同基站的信号，基站协作簇中基站(BSs)数目的增加将能极大的增加DA消息的数量。进一步，所述步骤S202中，若有四个物理信道时，分别通过子信道和MIMO引入DA，子信道对特定用户的服务状态对应于4位DA消息；BS通过DA消息将“1001”信息位发送给用户a，然后子信道1和4将为用户a服务，多用户通过NOMA在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于二元逻辑关系的无线数据发送方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：定义一个频域子信道服务用户为1，不服务为0，则通过信道是否对用户服务得到一串信息比特，当信道数特别多时，这种数据附着方式承载的信息量将大于通过用户调度得到的容量增益，通过可用资源服务用户的逻辑关系实现数据附着(data attachment,DA)；S2：使用非正交多址技术(NOMA)实现资源同时同频服务于多个用户从而进一步提升无线资源利用率。

【技术特征摘要】
1.一种基于二元逻辑关系的无线数据发送方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：定义一个频域子信道服务用户为1，不服务为0，则通过信道是否对用户服务得到一串信息比特，当信道数特别多时，这种数据附着方式承载的信息量将大于通过用户调度得到的容量增益，通过可用资源服务用户的逻辑关系实现数据附着(dataattachment,DA)；S2：使用非正交多址技术(NOMA)实现资源同时同频服务于多个用户从而进一步提升无线资源利用率。2.根据权利要求1所述的一种基于二元逻辑关系的无线数据发送方法，其特征在于：所述步骤S1具体为：DA同时为不同的用户服务，利用NOMA技术，用户通过连续干扰抵消(SuccessiveInterferenceCancellation,SIC)对目标信号和每个子信道上相应的干扰进行解码。3.根据权利要求2所述的一种基于二元逻辑关系的无线数据发送方法，其特征在于：所述用户吞吐量分为两部分，即数据附着信息和香农容量；对于传统的无线传输，用户调度利用无线信道增益来最大限度地提高用户吞吐量，当考虑DA时，用户调度就由DA消息携带的信息决定，这导致用户调度的随机性，无法充分使用无线信道增益；同时当考虑DA时，与传统的无线传输相比，香农容量将会降低，使得DA的性能依赖于无线环境；1)无线信道质量相近且子信道或其他资源的可用数量足够大时，DA技术能取得明显容量增益并超过随机用户调度导致的香农容量损失；2)当无线干扰很强时，用户调度不能带来较大的用户吞吐量增益，此时DA技术能取得明显的系统容量增益。4.根据权利要求1所述的一种基于二元逻辑关系的无线数据发送方法，其特征在于：所述步骤S2具体为：S201：用物理层资源来编码DA消息一个子信道对特定用户的服务状态用“0”或“1”的二进制值表示；当频域信道承载DA信息时，假设可用子信道数目为S，则根据其服务某用户的状态在每个子帧中向该用户发送S比特的DA消息；在每个子帧中，为特定用户服务的子信道生成编码表，由于用户的业务呈随机到达特征，每个用户的DA编码在编码表中也以随机的方式出现；S202：扩大可用物理资源种类增加DA信息在5G中，基于毫米波的频率带宽至少为1Ghz，把带...

【专利技术属性】
技术研发人员：付澍，马莉娜，简鑫，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50