基于CSMA-NOMA的混合随机接入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CSMA‑NOMA的混合随机接入方法及装置，其中，方法包括：将传输时间分割为多个时隙，并在多个时隙的每个时隙开始时，发送数据的用户随机地向中央协调器竞争信道的使用权，以按照是否获得对应时隙传输权限判断用户为主要用户或次要用户；若用户为主要用户，则直接通过信道发送数据，否则侦听信道，如果信道达到预设最大用户数，则不发送信号，并等待；如果信道未达到预设最大用户数，则使用非正交多址技术接入信道；接收端通过串行干扰消除方法解调需要的信号，直至时隙结束。该方法通过融合信道侦听和非正交多址接入两者的优势，降低了数据包的冲突概率，同时支持大量用户同时传输，有效提高了通信系统的容量。

Csma-noma based hybrid random access method and device

【技术实现步骤摘要】
基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法及装置
本专利技术涉及通信
，特别涉及一种基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法及装置。
技术介绍
相关技术，如何提高通信系统的容量和接入用户数是无线通信、智能电网、物联网等领域备受关注的问题。传统CSMA技术通过对信道进行侦听的方式来降低冲突概率，但是每次仅允许单一用户使用信道，无法提供很高的信道容量，为了更好地降低冲突概率、适应不同信道的条件，又发展出了适用于有线通信信道的CSMA/CD和适用于无线通信的CSMA/CA技术。前者利用有线信道的收发分离机制，可以实现在传输同时对信道进行侦听，从而降低冲突概率；后者适用于无线通信环境，常使用ACK(Acknowledgement)技术进行冲突避免。近年来兴起的非正交多址技术(NOMA)，在多用户共享信道传输方面具有广阔的应用前景，目前最常见的是功率域NOMA，主要是在发送端使用叠加编码(SuperpositionCoding)，同时在接收端进行串行干扰消除技术。通过NOMA方法，可以有效提高频谱效率和接入量，符合5G时代对数据增长、海量连接的需求，是一项广受关注的技术。如何在降低冲突概率的同时，容纳更多用户利用通信信道进行数据传输，从而大大提高通信系统的信道容量，成为人们关心的热门话题。
技术实现思路
本申请是基于专利技术人对以下问题的认识和发现做出的：MAI(MultipleAccessInterference，多址干扰)是限制CDMA系统容量的一个关键因素。为了减小MAI的影响，MUD(Multi-UserDetection，多用户检测)技术应运而生。其中一种重要的算法就是干扰消除多用户检测算法，该算法是根据各个用户已判决的信号再生多址干扰，并在总接收信号中将各类多址干扰相消。SIC(SuccessiveInterferenceCancellation，串行干扰消除)利用已判决的用户信号再生干扰然后相消以有利于其他未判决用户的检测，不断迭代下去，直到解调出来所有用户的信号。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CSMA-NOMA的混合随机接入方法，该方法通过融合信道侦听和非正交多址接入两者的优势，降低了数据包的冲突概率，同时支持大量用户同时传输，有效提高了通信系统的容量。本专利技术的另一个目的在于提出一种基于CSMA-NOMA的混合随机接入装置。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CSMA-NOMA的混合随机接入方法，包括以下步骤：将传输时间分割为多个时隙，并在所述多个时隙的每个时隙开始时，发送数据的用户随机地向中央协调器竞争信道的使用权，以按照是否获得对应时隙传输权限判断用户为主要用户或次要用户；若所述用户为主要用户，则直接通过所述信道发送所述数据，否则侦听所述信道，其中，如果所述信道达到预设最大用户数，则不发送信号，并等待；如果所述信道未达到所述预设最大用户数，则使用非正交多址技术接入所述信道；接收端通过串行干扰消除方法解调需要的信号，直至所述时隙结束。本专利技术实施例的基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法，通过CSMA接入技术实现信道侦听，从而避免了许多不必要的数据包冲突，提高了信道的有效利用率；另一方面，借助非正交多址技术，获得NOMA资源的次要用户可以共享信道进行数据包传输，大大提高了通信系统的容量，符合5G时代对数据爆炸增长的需求；进而可以容纳更多用户接入信道，同时降低多用户接入情况下冲突概率，提高系统容量。另外，根据本专利技术上述实施例的基于CSMA-NOMA的混合随机接入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，所述每个时隙长度根据在接入延时和接入持续时间中折中得到。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述主要用户的数量为1个，所述次要用户的数量最多为两个。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在等待时，等待时隙数随机产生。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述接收端通过串行干扰消除方法解调需要的信号，包括：侦听所述信道，获知所述主要用户传输时的发送功率和信道增益，并根据所述主要用户的衰减情况确定串行干扰消除解码顺序。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CSMA-NOMA的混合随机接入装置，包括：权限分配模块，用于将传输时间分割为多个时隙，并在所述多个时隙的每个时隙开始时，发送数据的用户随机地向中央协调器竞争信道的使用权，以按照是否获得对应时隙传输权限判断用户为主要用户或次要用户；主要用户模块，用于在所述用户为主要用户时，则接通过所述信道发送所述数据；次要用户模块，用于在在所述用户为次要用户时，侦听所述信道，其中，如果所述信道达到预设最大用户数，则不发送信号，并等待；如果所述信道未达到所述预设最大用户数，则使用非正交多址技术接入所述信道；接收信号模块，用于接收端通过串行干扰消除方法解调需要的信号，直至所述时隙结束。本专利技术实施例的基于CSMA-NOMA的混合随机接入装置，通过CSMA接入技术实现信道侦听，从而避免了许多不必要的数据包冲突，提高了信道的有效利用率；另一方面，借助非正交多址技术，获得NOMA资源的次要用户可以共享信道进行数据包传输，大大提高了通信系统的容量，符合5G时代对数据爆炸增长的需求；进而可以容纳更多用户接入信道，同时降低多用户接入情况下冲突概率，提高系统容量。另外，根据本专利技术上述实施例的基于CSMA-NOMA的混合随机接入装置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，所述每个时隙长度根据在接入延时和接入持续时间中折中得到。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述主要用户的数量为1个，所述次要用户的数量最多为两个。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在等待时，等待时隙数随机产生。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述接收信号模块包括：侦听所述信道，获知所述主要用户传输时的发送功率和信道增益，并根据所述主要用户的衰减情况确定串行干扰消除解码顺序。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术实施例的基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法的流程图；图2为根据本专利技术实施例的实施例1的结构图；图3为根据本专利技术实施例的实施例2、实施例3的结构图；图4为根据本专利技术实施例的基于CSMA-NOMA的混合随机接入装置的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。根据
技术介绍
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【技术保护点】
1.一种基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将传输时间分割为多个时隙，并在所述多个时隙的每个时隙开始时，发送数据的用户随机地向中央协调器竞争信道的使用权，以按照是否获得对应时隙传输权限判断用户为主要用户或次要用户；/n若所述用户为主要用户，则直接通过所述信道发送所述数据，否则侦听所述信道，其中，如果所述信道达到预设最大用户数，则不发送信号，并等待；如果所述信道未达到所述预设最大用户数，则使用非正交多址技术接入所述信道；以及/n接收端通过串行干扰消除方法解调需要的信号，直至所述时隙结束。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法，其特征在于，包括以下步骤：
将传输时间分割为多个时隙，并在所述多个时隙的每个时隙开始时，发送数据的用户随机地向中央协调器竞争信道的使用权，以按照是否获得对应时隙传输权限判断用户为主要用户或次要用户；
若所述用户为主要用户，则直接通过所述信道发送所述数据，否则侦听所述信道，其中，如果所述信道达到预设最大用户数，则不发送信号，并等待；如果所述信道未达到所述预设最大用户数，则使用非正交多址技术接入所述信道；以及
接收端通过串行干扰消除方法解调需要的信号，直至所述时隙结束。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每个时隙长度根据在接入延时和接入持续时间中折中得到。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主要用户的数量为1个，所述次要用户的数量最多为两个。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在等待时，等待时隙数随机产生。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收端通过串行干扰消除方法解调需要的信号，包括：
侦听所述信道，获知所述主要用户传输时的发送功率和信道增益，并根据所述主要用户的衰减情况确定串行干扰消除解码顺序。


6.一种基于CSMA...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昉，孙士渊，邓程昊，刘宣，张海龙，叶君，
申请(专利权)人：清华大学，中国电力科学研究院有限公司，国网重庆市电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11