本发明专利技术公开了一种无用户标签随机多址接入传输方法，相比于全部信源比特的传输，本发明专利技术仅传输部分比特序列即可恢复全部比特序列，同时本发明专利技术接收端扩频序列码字的活跃检测性能的提高仅需极低计算复杂度即可完成，由于扩频码序列码字的扛干扰性能，本发明专利技术在随机多址接入信道使用量受限的情况下能达同类技术较好性能，与该场景随机多址接入下的理论容量界限距离较近。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线/数字通信领域，尤其涉及一种无用户标签随机多址接入传输方法。
技术介绍
1、以物联网为代表的垂直行业应用已成为驱动后5g和6g移动通信系统发展的主要因素之一。与5g相比，6g预期在数据传输速率、设备接入数目、通信时延等性能指标上得到量级提升，以更好地支撑多样化的应用需求。其中，超大规模连接(又称巨连接、巨址接入等)支持低功耗广覆盖物联、智慧农业、综合运输等多个行业应用，与其紧密相关的连接密度指标将达到107～108个/km2。
2、大规模机器型接入(mmtc)旨在保证下一代无线通信系统支持稠密数量机器型通信设备交互，不同于基于人与人交互设计的传统通信系统，其具有零星流量通信，短包传输以及低能源储备等特点。随着活跃通信设备数的增加，如aloha，tin等传统随机接入方案均已被证明失效，在这种情况下，无用户标签多指随机接入(ura,uncoordinated/unsourcedrandom access)被视作mmtc场景未来的使能技术。学术界信息论已证明(yury polyanskiy理论界)，在加性高斯白噪声(awgn，additive white gaussian noise)信道下存在一种ura多址接入传输方案能够在较低能耗下支撑海量潜在用户。但是目前该领域技术不成熟、种类多样，能够通过理论分析的不多，且基本是结果导向的。
3、基于此现状，本专利技术设计了一种无用户标签随机多址接入传输方案，具有灵活适配已有技术，低复杂度低功耗的特点。同时相比于其他工作，进一步接近理论容量。
<
br/>技术实现思路
1、本专利技术针对mmtc提高短码零星业务的无用标签随机多址接入系统用户容量提升问题。设计了此传输方案特有的包括级联编码方法、发送方法、译码方法。各用户端所生成的信源比特数据根据编码方法，分成前导比特序列和发送比特序列部分，依据前导比特序列从预存的公用扩频序列码本中选择相应的扩频序列码字，该扩频序列码字将在发送方法使用，发送比特序列首先进行fec信道纠错编码形成fec比特序列，fec比特序列在调制后经扩频序列扩频依据发送方法完成信道传输。发送方法将一定使用量的信道分为若干子信道，规定各子信道承载来自多用户的扩频信号。译码方法首先根据公用扩频序列码本，接收端对各子信道接收信号进行活跃扩频序列码字检测，扩频序列码字的检测对应着用户前导比特序列的恢复，同时联合各子信道信号活跃信息提高活跃检测性能，提升的扩频序列码字活跃检测，保证了扩频序列码字所承载的fec比特序列基于线性或非线性误差准则的调制信息恢复，比特解调信息输入fec译码器完成全部比特恢复。在限定信道使用量的短码传输下，上述方案提高了多址接入的用户容量，逼近了无用户随机多址接入理论容量。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种无用户标签随机多址接入传输方案，包括如下步骤：
3、所述级联编码方法包括：
4、用户信源发送的信源比特数据；
5、用户端和接收端预存的公共扩频序列码本；
6、对所述信源数据进行编码，分成前导比特序列和发送比特序列，分别完成对应编码；通过所述前导比特序列从公共扩频序列码本选择扩频序列码字，对所述发送比特序列进行fec信道纠错编码，得到fec比特序列；
7、将所述fec比特序列进行调制，获得待传输的调制序列，将所述调制序列基于所述扩频序列码字进行扩频，得到扩频信号，将扩频信号按预设的发送方法完成信道传输；
8、所述发送方法包括：
9、固定使用量的信道被划分为若干连续的子信道；
10、来自于多用户的所述扩频信号叠加在各个子信道上；
11、接收端接收(分别或同时)上述叠加在各子信道上的信号，基于设定的译码方法，完成信源数据的恢复；
12、所述信源数据恢复的译码方法包括：
13、鉴于各个子信道携带的活跃扩频序列码字状态均相同，接收端通过活跃检测手段恢复(并行或串行)各个子信道扩频序列码字活跃状态概率，继而联合各个子信道检测概率，以此提高系统整体活跃检测表现，同时由于各用户活跃扩频序列码字与前导比特序列成对应关系，各用户传输的前导比特序列在联合活跃检测之后同时被恢复；
14、具体来说，公共扩频序列码本包含可选用扩频码字序列数量远大于单词活跃的扩频码字数量，子信道接收信号模型可等价为压缩感知模型y＝ax+z，其中为子信道信号模型，为公共扩频序列码本，包含ktot个码字，l为为扩频序列码字长度，x待估计稀疏信号，其非零元素个数等于发射信号用户数，z为接收高斯白噪声，噪声方差为σ2。待估计信号先验分布可以假设为以下高思伯努利混合分布：
15、
16、该混合分布中，λk即为第k个扩频序列码字及其扩频信号的活跃概率，此活跃概率可通过近似消息传递算法反复迭代获得，以下简述计算过程；待估计信号的后验概率分布可以写为：
17、
18、其中pl,k是公共扩频系列码本元素，是第q循环的噪声方差，归一化常数剩余中间变量计算如下：
19、
20、鉴于以上，待估计参数元素的后验支撑概率可以如下可得：
21、
22、同时，活跃概率更新可得通过循环迭代对待估计信号元素进行如上计算，即可获得该子信道信号下的各个扩频序列码字的活跃概率。联合活跃概率可以通过期望得到取满足活跃概率阈值或者前若干最大活跃概率对应的扩频序列码字是做活跃的扩频序列码字，所有判定为活跃扩频序列码字记作矩阵p。
23、携同所述扩频序列码字活跃状态信息，活跃扩频序列码字所携带的fec比特序列的调制序列信息可以通过基于线性或非线性误差准则(如mmse，即可恢复活跃扩频序列码字对应信号)得以恢复。
24、所述恢复的调制序列被解调后形成的解调信息输入至fec解码器，经过校验检测，校验通过的比特序列对应信号可从接收信号当中剔除，进一步重复接收机译码操作，直至无法产生可通过校验的比特序列，由此各用户传输的发送比特序列被恢复。
25、与现有技术相比，本专利技术的主要特点在于传输效率更高，相比于全部信源比特的传输，本专利技术仅传输部分比特序列即可恢复全部比特序列，同时本专利技术接收端扩频序列码字的活跃检测性能的提高仅需极低计算复杂度即可完成，由于扩频码序列码字的抗干扰性能，本专利技术在随机多址接入信道使用量受限的情况下能达同类技术较好性能，与该场景随机多址接入下的理论容量界限距离较近。
26、本专利技术具有的有益效果：
27、(1)本专利技术的传输方法具备低复杂度特点，仅在系统架构上进行调整，系统主要功能部分如活跃检测，扩频序列码字的生成等均可灵活适配已有技术，额外极低的复杂度即可获得系统活跃检测性能提升；
28、(2)本专利技术的传输方法具有节能特点，当活跃用户数为300时，离理论界仅有2db左右距离，可适配能源受限系统需求；
29、(3)本专利技术的传输方法具有较高的信息传输效率，仅发送部分比特本文档来自技高网
...
【技术保护点】
1.一种无用户标签多址接入传输方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种无用户标签多址接入传输方法，其特征在于，前导比特序列仅承担从公共扩频序列码本挑选扩频序列码字的挑选，并不进行后续的信道纠错编码，调制和发送；
3.根据权利要求1所述的一种无用户标签多址接入传输方法，其特征在于，全部传输的信道使用量被划分为多个子信道，所述扩频后的信号被传输于各个子信道，子信道个数可由单个扩频码所携带符号个数决定。
4.根据权利要求1所述的一种无用户标签多址接入传输方法，其特征在于，基于线性或非线性误差准则恢复扩频序列码字所携带的FEC比特序列的调制序列。
【技术特征摘要】
1.一种无用户标签多址接入传输方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种无用户标签多址接入传输方法，其特征在于，前导比特序列仅承担从公共扩频序列码本挑选扩频序列码字的挑选，并不进行后续的信道纠错编码，调制和发送；
3.根据权利要求1所述的一种无用户标签多址接...
【专利技术属性】
技术研发人员：党建，张震天，张在琛，吴亮，朱秉诚，汪磊，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。