鋸齒解碼在分布式多址接入網(wǎng)中的高系統(tǒng)吞吐量設(shè)計方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種鋸齒解碼在分布式多址接入網(wǎng)中的高系統(tǒng)吞吐量設(shè)計方法，

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,

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
鋸齒解碼在分布式多址接入網(wǎng)中的高系統(tǒng)吞吐量設(shè)計方法
本專利技術(shù)涉及無線通信，尤其涉及一種鋸齒解碼在分布式多址接入網(wǎng)中的高系統(tǒng)吞吐量設(shè)計方法。
技術(shù)介紹
ALOHA協(xié)議，主要分為純ALOHA和時隙ALOHA兩種。純ALOHA協(xié)議工作原理：站點只要產(chǎn)生幀，就立即發(fā)送到信道上；規(guī)定時間內(nèi)若收到應(yīng)答，表示發(fā)送成功，否則重發(fā)。重發(fā)策略：等待一段隨機(jī)的時間，然后重發(fā)；如再次沖突，則再等待一段隨機(jī)的時間，直到重發(fā)成功為止。時隙ALOHA協(xié)議基本思想：用時鐘來統(tǒng)一用戶的數(shù)據(jù)發(fā)送。辦法是將時間分為離散的時間片，用戶每次必須等到下一個時間片才能開始發(fā)送數(shù)據(jù)，從而避免了用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的隨意性，減少了數(shù)據(jù)產(chǎn)生沖突的可能性，提高了信道的利用率。時隙ALOHA協(xié)議是把信道時間分成離散的時間槽，槽長為一個幀所需的發(fā)送時間。每個站點只能在時槽開始時才允許發(fā)送。其他過程與純ALOHA協(xié)議相同。串行干擾刪除(SIC)的基本原理是逐步減去最大信號功率用戶的干擾，SIC檢測器在接收信號中對多個用戶逐個進(jìn)行數(shù)據(jù)判決，判決出一個用戶就同時減去該用戶信號造成的多址干擾(MAI)，按照信號功率大小的順序來進(jìn)行操作，功率較大信號先進(jìn)行操作。這樣一直進(jìn)行循環(huán)操作，直至消除所有的多址干擾為止。CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)即帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問技術(shù)(載波監(jiān)聽多點接入/碰撞檢測)。它具有比ALOHA協(xié)議更高的介質(zhì)利用率。工作原理：發(fā)送數(shù)據(jù)前先偵聽信道是否空閑，若空閑，則立即發(fā)送數(shù)據(jù)。若信道忙碌，則等待一段時間至信道中的信息傳輸結(jié)束后再發(fā)送數(shù)據(jù)；若在上一段信息發(fā)送結(jié)束后，同時有兩個或兩個以上的節(jié)點都提出發(fā)送請求，則判定為沖突。若偵聽到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，等待一段隨機(jī)時間，再重新嘗試。純ALOHA協(xié)議的思想很簡單，只要用戶有數(shù)據(jù)要發(fā)送，就盡管讓他們發(fā)送。不過這樣會產(chǎn)生沖突從而造成幀的破壞。由于廣播信道具有反饋性，因此發(fā)送方可以在發(fā)送數(shù)據(jù)的過程中進(jìn)行沖突檢測，將接收到的數(shù)據(jù)與緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，就可以知道數(shù)據(jù)幀是否遭到破壞。對于局域網(wǎng)LAN，反饋信息很快就可以得到；而對于衛(wèi)星網(wǎng)，發(fā)送方要在270ms后才能確認(rèn)數(shù)據(jù)發(fā)送是否成功。通過研究證明，純ALOHA協(xié)議的信道利用率最大不超過18.4％。與純ALOHA協(xié)議相比，時隙ALOHA協(xié)議降低了產(chǎn)生沖突的概率，信道利用率最高為36.8％，是純ALOHA協(xié)議的兩倍。但是二者的信道利用率都不是很高不能夠滿足現(xiàn)在無線通信的要求。并且，對于時隙ALOHA，用戶數(shù)據(jù)的平均傳輸時間要高于純ALOHA系統(tǒng)。串行干擾刪除(SIC)技術(shù)是根據(jù)信號功率排的用戶順序決定了最佳的接收效果，但是在實際過程中，用戶的功率是不斷變化的，這就要求SIC接收機(jī)不斷地對用戶功率進(jìn)行排序。并且，SIC在處理中，每一級都會產(chǎn)生一定的時延，在現(xiàn)實多級處理過程中，產(chǎn)生的時延很大。使用CSMA/CD介質(zhì)訪問控制的一個缺點就是，當(dāng)LAN中的互聯(lián)的每臺計算機(jī)都只有少量數(shù)據(jù)需要傳輸時，網(wǎng)絡(luò)中每個站點對介質(zhì)的共享都幾乎是公平的；但是如果一個站點需要發(fā)送大量的數(shù)據(jù)時(如一個站點擔(dān)當(dāng)高質(zhì)量視頻源的情況下)這是就可能出現(xiàn)一個站點長時間控制整個LAN的情形。總結(jié)現(xiàn)有的ALOHA和CSMA方案，共性為系統(tǒng)吞吐量小于1。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本專利技術(shù)提供了一種鋸齒解碼在分布式多址接入網(wǎng)中的高系統(tǒng)吞吐量設(shè)計方法。本專利技術(shù)提供了一種鋸齒解碼在分布式多址接入網(wǎng)中的高系統(tǒng)吞吐量設(shè)計方法，K個位置彼此分散的單天線用戶，由{1,2,…,K}表示，分別傳輸數(shù)據(jù)至接收端，接收端裝有M個分散分布并且不在同一位置的接收天線，由{1,2,…,M}表示，分散的單天線用戶和接收天線使得各路徑傳輸耗時不同，單天線用戶k想要發(fā)送包含L個調(diào)制符號的數(shù)據(jù)包，用表示，其中xk,l表示這個數(shù)據(jù)包中的第l個調(diào)制符號，初期考慮二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制，即xk,l∈{+1,-1}，與DS系統(tǒng)中的信息位sk,l∈{0,1}區(qū)別在于xk,l可看作sk,l的調(diào)制，假設(shè)時隙即一個符號的時長；假設(shè)系統(tǒng)是符號級別同步，即在某一時隙上接收的信號是所有用戶完整符號級的疊加，令hk,m表示從用戶k至接收天線m的信道增益，令wm[t]表示接收天線m在t時隙的加性噪聲，接收天線m在t時隙接收到的信號為：其中表示在t時隙對應(yīng)有輸出的所有用戶索引的集合，并且ls表示Xs中的第幾個符號在t時隙被天線m接收，P為發(fā)送符號的功率；令整數(shù)τij∈[0,τmax]表示用戶j發(fā)送的數(shù)據(jù)包到達(dá)天線i的傳輸時延，假設(shè)以時隙為基本單位，且假設(shè)τij為整數(shù)，令M×K矩陣T表示這K個用戶數(shù)據(jù)包的傳輸時延，其第(i,j)個元素為τij，并稱該矩陣為時延矩陣，假設(shè)接收端可以準(zhǔn)確獲得hk,m’s和T，并假設(shè)發(fā)送端不知道hk,m和T。作為本專利技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，hk,m’s和T通過直接序列擴(kuò)頻方式獲得，每個用戶分配一個唯一的偽隨機(jī)序列并放置到數(shù)據(jù)包的包頭內(nèi)，接收端收到多個用戶的包頭疊加后進(jìn)行相關(guān)檢測可以獲得每個用戶的傳輸時延及信道增益。本專利技術(shù)的有益效果是：提高了系統(tǒng)的吞吐量。附圖說明圖1是本專利技術(shù)一種鋸齒解碼在分布式多址接入網(wǎng)中的高系統(tǒng)吞吐量設(shè)計方法的示意圖。圖2是本專利技術(shù)一種鋸齒解碼在分布式多址接入網(wǎng)中的高系統(tǒng)吞吐量設(shè)計方法的分布式多址接入接收信號示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖說明及具體實施方式對本專利技術(shù)作進(jìn)一步說明。如圖1至圖2所示，一種鋸齒解碼在分布式多址接入網(wǎng)中的高系統(tǒng)吞吐量設(shè)計方法，K個位置彼此分散的單天線用戶，由{1,2,…,K}表示，分別傳輸數(shù)據(jù)至接收端。接收端裝有M個分散分布的(不在同一位置)接收天線，由{1,2,…,M}表示。分散的用戶和天線使得各路徑傳輸耗時不同。用戶k想要發(fā)送包含L個調(diào)制符號的數(shù)據(jù)包，用表示，其中xk,l表示這個數(shù)據(jù)包中的第l個調(diào)制符號。初期考慮二進(jìn)制相移鍵控(binaryphaseshiftkeying，BPSK)調(diào)制，即xk,l∈{+1,-1}(與DS系統(tǒng)中的信息位sk,l∈{0,1}區(qū)別在于xk,l可看作sk,l的調(diào)制)。假設(shè)時隙即一個符號的時長。假設(shè)系統(tǒng)是符號級別同步，即在某一時隙上接收的信號是所有用戶完整符號級的疊加。令hk,m表示從用戶k至接收天線m的信道增益，令wm[t]表示接收天線m在t時隙的加性噪聲。接收天線m在t時隙接收到的信號為：其中表示在t時隙對應(yīng)有輸出的所有用戶索引的集合，并且ls表示Xs中的第幾個符號在t時隙被天線m接收，P為發(fā)送符號的功率。令整數(shù)τij∈[0,τmax]表示用戶j發(fā)送的數(shù)據(jù)包到達(dá)天線i的傳輸時延(假設(shè)以時隙為基本單位)，且假設(shè)τij為整數(shù)。令M×K矩陣T表示這K個用戶數(shù)據(jù)包的傳輸時延，其第(i,j)個元素為τij，并稱該矩陣為時延矩陣。假設(shè)接收端可以準(zhǔn)確獲得hk,m’s和T(可以通過直接序列擴(kuò)頻方式獲得，每個用戶分配一個唯一的偽隨機(jī)序列并放置到數(shù)據(jù)包的包頭內(nèi)，接收端收到多個用戶的包頭疊加后進(jìn)行相關(guān)檢測可以獲得每個用戶的傳輸時延及信道增益)，并假設(shè)發(fā)送端不知道hk,m和T。擬利用M個天線上接收的數(shù)據(jù)包Y1至YM進(jìn)行類似鋸齒解碼操作，最終得到原始數(shù)據(jù)。具體解碼過程可參考圖2所示例子，三個用戶傳輸數(shù)據(jù)包本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種鋸齒解碼在分布式多址接入網(wǎng)中的高系統(tǒng)吞吐量設(shè)計方法，其特征在于：K個位置彼此分散的單天線用戶，由{1,2,…,K}表示，分別傳輸數(shù)據(jù)至接收端，接收端裝有M個分散分布并且不在同一位置的接收天線，由{1,2,…,M}表示，分散的單天線用戶和接收天線使得各路徑傳輸耗時不同，單天線用戶k想要發(fā)送包含L個調(diào)制符號的數(shù)據(jù)包，用

【技術(shù)特征摘要】
1.一種鋸齒解碼在分布式多址接入網(wǎng)中的高系統(tǒng)吞吐量設(shè)計方法，其特征在于：K個位置彼此分散的單天線用戶，由{1,2,…,K}表示，分別傳輸數(shù)據(jù)至接收端，接收端裝有M個分散分布并且不在同一位置的接收天線，由{1,2,…,M}表示，分散的單天線用戶和接收天線使得各路徑傳輸耗時不同，單天線用戶k想要發(fā)送包含L個調(diào)制符號的數(shù)據(jù)包，用表示，其中xk,l表示這個數(shù)據(jù)包中的第l個調(diào)制符號，初期考慮二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制，即xk,l∈{+1,-1}，與DS系統(tǒng)中的信息位sk,l∈{0,1}區(qū)別在于xk,l可看作sk,l的調(diào)制，假設(shè)時隙即一個符號的時長；假設(shè)系統(tǒng)是符號級別同步，即在某一時隙上接收的信號是所有用戶完整符號級的疊加，令hk,m表示從用戶k至接收天線m的信道增益，令wm[t]表示接收天線m在t時隙的加性噪聲，接收天線m在t時隙接收到的信號為：

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：代明軍，李曉鳳，毛白露，王暉，林曉輝，陳彬，
申請(專利權(quán))人：深圳大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44