一种多址方法、系统、存储介质、计算机设备及终端技术方案

本发明专利技术属于无线通信技术领域，公开了一种多址方法、系统、存储介质、计算机设备及终端，中心控制单元根据K个接收机的位置信息计算出接收机的两根接收天线观测到的来自不同发射机/天线的信号的相位关系，选择不同发射机/天线分别对多个接收机发送数据；不同接收机采用差异化的接收模式，将接收天线观测到的信号分量相加或相减，以实现对干扰的消除以及对期望信号的接收。本发明专利技术通过为接收机选择合适的服务发射机/天线，使得每个接收机均可以采用差异化的接收模式，实现对期望信号的同相叠加和干扰的反相相消，从而实现了多址，有效地管理并发通信之间的干扰，提高了接收机的信干噪比，改善了通信系统的频谱效率，实现了多对并发数据的传输。发数据的传输。发数据的传输。

【技术实现步骤摘要】
一种多址方法、系统、存储介质、计算机设备及终端


[0001]本专利技术属于无线通信
，尤其涉及一种多址方法、系统、存储介质、 计算机设备及终端，可用于下行通信系统中。

技术介绍

[0002]近些年来，无线宽带业务的持续增长使得5G技术得到了迅速发展。相比于 前几代移动通信系统，5G需要支持更高的容量、更快的数据速率和更可靠的传 输。伴随着物联网的快速发展，大量增长的网络设备对通信系统的容量提出了 更高的要求，支持更多用户同时在线成为亟待解决的问题。
[0003]对每个参与通信的用户分配不同的通信资源可以支持多用户通信。例如： 通过给用户分配频域、时域、码域以及空域上相互正交的资源，可以避免多个 用户通信间的相互干扰。但由于频率资源有限，传统的正交多址难以满足超高 数据速率和超大规模连接的需求。因此，人们尝试通过对频谱资源进行动态共 享，以提高频率的利用效率，相继提出了ALOHA、载波监听多路访问(CarrierSense Multiple Access，CSMA)，以及认知无线电(Cognitive Radio，CR)等， 但是这些方法在改善频谱效率的同时，也引入了用户间的冲突与干扰，为了规 避、管理这些干扰，需要付出额外的开销和代价。非正交多址(Non
‑
Orthogonal Multiple Access，NOMA)作为一种新颖的多址技术，近年来受到了广泛关注。 M.Chen and S.Li,"Power Allocation for NOMA Based Layered MulticastTransmission,"2018IEEE 4th International Conference on Computer andCommunications(ICCC),Chengdu,China,pp.678
‑
682,2018.提出的NOMA技术 允许发射端采用非正交传输，即多个用户可以使用相同的频率资源进行通信， 对于非正交传输导致的共道干扰，接收机采用串行干扰消除(SuccessiveInterference Cancellation，SIC)进行消去，但是SIC存在误差累积的问题，会使 后续恢复的用户数据产生较高的误码，从而限制了其应用。另一方面，通过增 加接收机的天线数量，可以提高接收机的空间信号处理能力，即在空域上利用 多天线一次性地恢复出多个信号携带的数据，可以有效减少SIC的使用次数， 从而改善通信系统的误码性能。虽然通过增加接收机天线的数量可以获得更好 的信号分辨和处理能力，从而支持更多的并发用户通信，但是由于移动设备的 尺寸、硬件成本等约束，一味地依靠增加接收天线来支持多用户通信是不切实 际的。人们一直以来也在尝试利用信号间的相互作用进行多用户通信方法的设 计，文献Wu.Dan,et al."Feasibility conditions for interference neutralization inrelay
‑
aided interference channel,"IEEE Transactions on Signal Processing(TSP),pp. 1408
‑
1423,2014.提出了干扰中和(Interference Neutralization，IN)，该方法由 期望发射机构造并发送一个与其服务的接收机所受干扰的幅度相等且相位相反 的中和信号，使该中和信号可以抵消掉期望接收机受到的干扰。针对IN的功率 开销较高的问题，文献Li.Z,et al."Interference steering to manage interference inIoT,"IEEE Internet of Things Journal,pp.10458
‑
10471,2019.提出干扰导向 (Interference Steering，IS)，该方法由
期望发射机构造导向信号，仅对干扰在 期望接收信号上的投影分量进行消除，从而使导向后的干扰与期望信号相互正 交。然而，现有的干扰管理方法均以消耗一定的通信资源为代价。因此，如何 通过利用信号间的相互作用关系来实现多对用户并发传输是值得研究的内容。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0005](1)由于频率资源有限，传统的正交多址难以满足超高数据速率和超大规 模连接的需求，且为了规避和管理各种干扰需要付出额外的开销和代价。
[0006](2)SIC存在误差累积的问题，会使后续恢复的用户数据产生较高的误码， 从而限制其应用；由于移动设备的尺寸、硬件成本等约束，仅依靠增加接收天 线来支持多用户通信是不切实际的。
[0007](3)现有的干扰管理方法均以消耗一定的通信资源为代价。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种多址方法、系统、存储介质、 计算机设备及终端，尤其涉及一种基于差异化接收模式的多址方法 (Differentiated Receiving Modes basedMultipleAccess，DRM
‑
MA)、系统、介质、 设备及终端。
[0009]本专利技术是这样实现的，一种多址方法，所述多址方法包括：
[0010]中心控制单元根据K个接收机的位置信息计算出接收机的两根接收天线观 测到的来自不同发射机/天线的信号的相位关系，选择不同发射机/天线分别对K 个接收机发送数据；使接收机采用差异化的接收模式，即将不同接收天线观测 到的信号分量“相加”或“相减”，以实现对干扰的消除以及对期望信号的接收； 本专利技术能够有效地管理并发通信对之间的干扰，可以实现多对发射机/天线和接 收机的并发数据传输，避免了现有的干扰管理方法对信号传输质量的损害，并 提高通信系统的频谱效率。
[0011]进一步，所述多址方法包括以下步骤：
[0012]步骤一，利用中心控制单元CCU以及由中心控制单元控制的多个发射机/ 天线Tx
ij
，i∈{1,2,
…
,V},j∈{1,2,
…
,H}和K个接收机构建下行无线通信系统，将K个 配置两天线的接收机记为Rx
l
，l∈{1,2,
…
,K}；CCU已知K个接收机的位置信息， 包括接收机两根接收天线连线的中点坐标C
l
，l∈{1,2,
…
,K}以及该连线相对于横 轴的相位偏移θ
l
，所有接收机的两天线间距均为d；适用于中心控制单元(CCU) 以及由它控制的多个发射机/天线和K个接收机组成的通信场景；
[0013]步骤二，CCU根据已知的K个接收机的位置信息，计算出Rx
l
，l∈{1,2,
…
,K} 的接收天线κ，的位置，进而得到接收天线κ观测到的来自Tx
ij
的信 号的相位信息，并计算出Rx
l
的两根接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多址方法，其特征在于，所述多址方法包括：中心控制单元根据K个接收机的位置信息计算出接收机的两根接收天线观测到的来自不同发射机/天线的信号的相位关系，选择不同发射机/天线分别对多个接收机发送数据；不同接收机采用差异化的接收模式，将接收天线观测到的信号分量相加或相减，以实现对干扰的消除以及对期望信号的接收。2.如权利要求1所述多址方法，其特征在于，所述多址方法包括以下步骤：步骤一，利用中心控制单元CCU以及由中心控制单元控制的多个发射机/天线Tx
ij
，i∈{1,2,
…
,V},j∈{1,2,
…
,H}和K个接收机构建下行无线通信系统，将K个配置两天线的接收机记为CCU已知K个接收机的位置信息，包括接收机两根接收天线连线的中点坐标以及该连线相对于横轴的相位偏移所有接收机的两天线间距均为d；步骤二，CCU根据已知的K个接收机的位置信息，计算出的接收天线κ，的位置，进而得到接收天线κ观测到的来自Tx
ij
的信号的相位信息，并计算出的两根接收天线接收到的信号的相位差；根据相位差与π的奇数倍或偶数倍关系，CCU为筛选出两个服务发射机/天线集合，并依次从编号为1到K的接收机对应的两个服务发射机/天线集合中任选一个集合，计算选出的K个集合的交集，得到2
K
种为K个接收机提供服务的候选发射机/天线集合的组合情况；2
K
个候选发射机/天线集合的组合也分别确定K个接收机的2
K
种差异化接收模式的组合情况；步骤三，从选定的为K个接收机提供服务的候选发射机/天线集合中，选出为K个接收机发送信号的服务发射机/天线，并给出相应的接收机的接收规则，用于实现向K个用户发送数据。3.如权利要求2所述多址方法，其特征在于，所述步骤一中的系统包含一个CCU以及由CCU控制的多个发射机/天线组成的下行通信场景；其中，发射机/天线均匀分布在V
×
H的区域内，横坐标为i、纵坐标为j的发射机/天线记为Tx
ij
，i∈{1,2,
…
,V},j∈{1,2,
…
,H}，所有发射机/天线的发射功率均为P
T
；在场景中存在K个接收机，记为Tx
ij
包含N
T
＝1根天线，接收机配备N
R
＝2根天线；的两根天线分别记为和用和分别表示从Tx
ij
到的两根天线和的信道衰落系数；各个发射机估计出与接收机的每根接收天线之间的信道系数，且通过一个低速率、无差错链路将收发天线之间的信道衰落系数共享给CCU；当N
T
＞1时，发射机进行预编码处理。4.如权利要求2所述多址方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：(1)当接收机为CCU根据两接收天线连线的中点的坐标天线间距d以及天线连线相对于横轴的相位偏移计算出天线和的位置坐标；CCU对所有发射机/天线Tx
ij
，i∈{1,2,
…
,V},j∈{1,2,
…
,H}发送的信号在的接收天线κ处的相位进行计算，计算表达式为：其中，表示Tx
ij
与接收天线κ之间的传播距离；f表示发射信号的频率，c为光速；
则的两根天线接收到的来自Tx
ij
的信号的相位差为：(2)CCU判断与π的关系，引入相位差误差容限ε，定义两个相位区间，分别为奇数倍π附近
±
ε范围的相位区间和偶数倍π附近
±
ε范围的相位区间如果满足其中mod(
·
)表示取模运算，则判定为π的奇数倍，并将Tx
ij
保存在一个服务发射机/天线集...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭娟，畅志贤，李钊，彭博博，石敏，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：