[发明专利]一种基于超可靠低时延通信和NOMA技术的新型重传方法

权利要求书

1.一种基于超可靠低时延通信和NOMA技术的新型重传方法，其特征在于：包括以下步骤：

A：当用户对数据包传输解码失败时，需要进行重传；假设数据包是两个用户数据的叠加信号，而非独立信号，接收端发送来的反馈信息存在三种情形，情形一：两个用户的数据包均解码失败；情形二：其中一个用户的数据包解码失败；情形三：两用户的数据包均解码成功；

B：假设传输信道是平坦衰落信道，考虑有限码长所带来的干扰，有限码长的信道容量为：

其中C_b表示有限码长的信道容量，Γ表示用户的信噪比，V(Γ)表示估计信道的训练序列导致的随机性误差，与信噪比相关，服从一个正态分布表示实时信噪比；n_d表示传输数据包的码长，U_B是与信噪比无关的一个服从N～(0,1)分布的随机变量；

C：根据接收端发送来的反馈信息进行情形判定，

若为情形一：两个用户的数据包均解码失败；

那么两个用户均需要进行重传，先暂停当前时隙数据包的传输，将上一时隙已经处理好的数据包重新传输一遍给两个用户即可；

在传输的过程中，针对系统信道容量角度分析，以两用户情形一重传一次为例，信道容量为：

其中C_bN-C表示有限码长的信道容量；

利用传统的重传方式，即OMA方式，进行系统信道容量计算公式为：

其中表示用户1的传输码长，是用户2的传输码长；

假设使用传统OMA方式传输时，两个用户码长相等，那么式(3)的第一项和第二项系数则变为B/2，而第三项由于码长影响变为了4倍，开方后两倍与带宽的减半相乘后仍为1，因此与式(2)第三项的值相等，将式(2)第一项拆分，使其变为系数为B/2的两项，与式(3)两项分别比较，可得，利用公式(2)得出的系统信道容量值大于公式(3)所求得的值，即式(2)传输方式优于OMA方式；

若为情形二：其中一个用户的数据包解码失败；

那么，有一个用户成功解码了，使用成功解码用户的当前时隙需要传输的数据包与失败用户上一时隙传输的数据包进行叠加，编码成为一个新的数据包，再传输给两个用户即可；

在传输的过程中，针对系统信道容量角度分析，将解码失败的数据包与解码成功的数据包叠加进行传输，重传一次为例，信道容量为：

利用传统的重传方式，即OMA方式，进行系统信道容量计算公式为：

将式(4)与式(5)进行比较，发现式(4)得出的信道容量值相较于传统的重传方式得出的值大，系统信道容量在对数部分多出了成功解码的用户的信噪比，因此，在这种情况下，式(4)传输方式优于OMA方式；

若为情形三：两用户的数据包均解码成功；将二用户的当前时隙所需传输的数据包进行叠加编码成为新的数据包发送给两用户即可。

2.根据权利要求1所述的基于超可靠低时延通信和NOMA技术的新型重传方法，其特征在于：步骤C中，针对情形一，为了成功解码失败用户而进行的重传，进一步的分析信道容量增益是否可以弥补解码成功率降低的增益；以一次重传为例，假设失败概率为ε；

只有解码成功的数据包才算作有效信息，解码失败时传输的数据包我们认定为0，那么将式(2)和式(3)分别乘上对应的解码成功概率再相减，其中由估计误差引起的随机性容量损失与传输的数据包相比很小，因此进行忽略，

即式(3)和式(2)第三项的差值；

求其信息增益的期望为：

其中，ε_OMA表示使用OMA方式进行重传时的解码失败的概率；ε_NOMA表示使用NOMA方式进行重传时的失败概率；

解码时，NOMA方式重传用户的解码使用串行干扰消除进行解码，会将其他用户的信息当作是干扰来进行分离，而OMA方式重传用户并不会受到另一个用户信号的干扰，因此根据经验假设ε_OMA＜ε_NOMA＜1，虽然受到干扰，但是NOMA用户和OMA用户失败率较为接近；因此，假设|ε_NOMA-ε_OMA|≤0.15，相同的带宽系数进行同比相消，但是，由于信噪比在10db以上，因此被减数的乘积结果比减数的乘积结果大，相对于OMA用户要大，因此增益期望依然大于0，所以，NOMA用户的性能比OMA用户传输更加高效。

3.根据权利要求2所述的基于超可靠低时延通信和NOMA技术的新型重传方法，其特征在于：步骤C中，针对情形二，考虑对于重传用户的失败率所带来的影响，以一次重传为例，假设失败概率为ε；求其信息增益的期望为：

假设ε_OMA＜ε_NOMA＜1且|ε_NOMA-ε_OMA|≤0.15，而信噪比在10db以上，观察公式(7)可知，将-(ε_NOMA-ε_OMA)放入对数函数中成为底数的幂，根据指数函数的性质知道，-(ε_NOMA-ε_OMA)越接近于0，越接近于1，不管(1+Γ₁)多大，都接近于1，因此，期望信道容量的增益依然大于0，NOMA用户的性能比OMA用户传输更加高效。