[发明专利]一种基于反馈的随机多用户接入方法

摘要

一种基于反馈的随机多用户接入方法，包括：1)多址接入2)信道传输；3)接收数据包；4)采用串行干扰消除对数据包进行译码；5)若所有用户数据包都成功解出，则跳至1)传输下一数据帧，否则增加时隙重传数据包，并跳至6)；6)基站收到重传数据包，继续进行串行干扰消除；7)基站发送ACK和NACK信号，准备下一数据帧中待发送的数据包；本发明方法通过采用反馈令用户重传的方式，改进系统吞吐量，在系统负载较大的情况下，能更多地利用产生碰撞的用户数据包，恢复用户数据。对比CSA接入方法，低负载时无需重传，复杂度不变；在高负载时通过重传提高了系统吞吐量并使得吞吐量随负载增多衰减变缓。

主权项

1.一种基于反馈的随机多用户接入方法，其特征在于：所依托的系统，简称本系统，包括用户、信道和基站，用户和基站之间实现完全同步；用户功能为对数据包进行编码及发送，信道功能为传输数据包，基站对数据包进行接收并解码；用户连接到信道，信道连接到基站；所述随机多用户接入方法需要用到的若干定义：1)系统归一化负载，记为G，其定义为下公式(1)所示：其中，M为每个数据帧中发送数据包的用户数，N为数据帧的时隙数；2)归一化吞吐量，记为T，其定义为每个时隙平均成功解码数据包的个数；包括以下步骤：步骤1、多址接入，即：本系统中的用户根据度分布函数对当前数据帧中待发送的数据包进行重复编码并发送；步骤1具体包括：步骤1.1在当前数据帧中，本系统中的用户ui将其对应的待发送数据包Pi重复l次，l称之为用户ui的度，且ui的度分布函数为：Λ(x)＝Λ1x+Λ2x2+…+ΛNxN    (2)其中，Λl代表用户ui选择度为l的概率，l的取值范围为1到N；选择好度为l后，用户随机选择l个时隙，且每个时隙被选择的概率相同；其中，i的取值范围为1到M；步骤1.2在步骤1.1用户随机选择的l个时隙上分别发送当前数据包Pi；步骤1.3基站覆盖的M个用户中的其他用户重复步骤1.1和步骤1.2完成本系统中的所有用户根据度分布函数(2)，对当前数据帧中待发送的数据包进行重复编码并发送；至此，可以通过矩阵H来描述当前数据帧内M个用户的多址接入，如下公式(3)所示：其中，矩阵H中，hij为1时，代表用户ui选择了第j个时隙发送数据包；hij为0时，代表用户ui没有在第j个时隙发送数据包；步骤2、步骤1输出的数据包经过信道进行传输；步骤2中，经信道传输的数据包会产生碰撞，从而使得到达接收端的数据包中包含碰撞数据包和未碰撞数据包；步骤3、基站接收步骤1输出的数据包；步骤4、基站采用串行干扰消除对步骤2接收的数据包进行译码；步骤4中基站采用串行干扰消除对步骤二接收的数据包进行译码，具体步骤如下：步骤4.1初始化解码数据包个数K为0；步骤4.2基站搜索未碰撞数据包，并进行相应操作：4.21若基站搜索到未碰撞数据包，则基站将K加1，并解码搜索到的未碰撞数据包，具体为：判断此未碰撞数据包的发送用户，再根据步骤1中当前用户的度，删除度函数选择的时隙中的其他重复数据包，并更新矩阵H，在矩阵H中将此用户的对应行向量置0，跳至步骤4；4.22若基站未搜索到未碰撞数据包，则表明串行干扰消除过程结束，输出K，跳至步骤5；步骤5、判断所有用户的数据包是否都成功解出，并进行相应操作，具体为：5.1若K≥M，则表明M个用户的数据包都成功解出，则由基站向用户发送ACK信号，并跳至步骤1，开始下一数据帧传输；5.2若K＜M，则表明M个用户中部分用户的数据包未成功解出，保存此时的重叠数据包，则增加MRE个时隙作为重传数据包的时隙，具体为：其中，M为所有用户的个数，根据当前更新的矩阵H，计算矩阵H每行和的值，分别记作H₁,...,H_M；在这M个数中寻找值最大的M_RE个数，并记录其下标为基站利用反馈通知该M_RE个用户按照下标顺序从小到大，在随后的M_RE个时隙中进行重传；其中，重传的数据包为MRE个；步骤6、基站接收重传的数据包，将这些重传的数据包从步骤4中保存的重叠数据包中消除，再继续进行串行干扰消除；步骤6，具体为：6.1基站搜索未碰撞数据包，若基站搜索到未碰撞数据包，则K加1，并解码搜索到的未碰撞数据包，具体为：判断此时未碰撞数据包的发送用户，再根据步骤1中当前用户的度，删除度函数选择的时隙中的其他重复数据包，并更新矩阵H，在矩阵H中将此用户的对应行向量置0，跳至步骤6.1；6.2若基站未搜索到未碰撞数据包，则表明串行干扰消除过程结束，输出K，跳至步骤7；步骤7、基站向此时矩阵H中行和为0的行所代表的用户发送ACK信号，向其它用户发送NACK信号；接收到ACK的用户将新的数据包作为下一数据帧中待发送的数据包，接收到NACK的用户将当前数据帧中的数据包作为下一数据帧中待发送的数据包；把下一数据帧作为当前数据帧再跳转至步骤一进行发送。