[发明专利]一种低复杂度低时延和低信令开销的5G数据传输方法

说明书

本发明公开了一种低复杂度低时延和低信令开销的5G数据传输方法，该方法包括：初始传输的终端设备监听基站广播的工作状态，直到监听到空闲时将上行数据、范德蒙矩阵编码元素和传输轮次(初始为0)封装在一个数据帧中进行数据传输；基站接收到数据帧并进行解调后，广播该时隙的数据解调结果以及重传概率；传输出错的终端设备，以范德蒙矩阵编码格式和重传概率进行重传；经过有限次数据重传，基站成功解析冲突数据包，接收状态广播为确认。本发明取消了传统通信网络中数据上传前的信令交互，降低信令开销；重传概率的应用降低了传输功耗；利用基站的广播机制，降低技术难度和复杂度，最终实现密集终端设备与基站之间低复杂度和低功耗的数据传输。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及实现第五代移动通信系统中在满足低复杂度和低时延通信需求下减少系统信令开销的数据传输方法。

背景技术

第五代移动通信技术(5G)作为新一代无线移动通信网络，主要用于满足2020年以后的人类信息社会需求。在高速发展的移动互联网和不断增长的物联网业务需求共同推动下，5G的性能目标全面发展成为高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。

2015年6月，ITU-R WP5D第22次会议上，已经正式将5G命名为IMT-2020，并发布了IMT-2020愿景以及时间表，同时将5G分为3个主要的应用场景：增强移动宽带(enhancedMobile Broadband，eMBB)、大规模机器通信(massive Machine Type Communications，mMTC)和超高可靠低延时通信(Ultra-Reliable and Low Latency Communications，uRLLC)。

移动宽带场景可划分为移动互联网与移动物联网场景。eMBB主要针对于前者，是指在现有移动宽带业务场景的基础上，对于用户体验等性能的进一步提升，是5G最基本的需求。mMTC和uRLLC则是服务于后者，但各自侧重点不同。mMTC针对的是低功耗大连接场景，主要面向智慧城市、环境监测、智能家居、森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景，具有小数据包、低功耗、低成本、海量连接等特点。uRLLC则针对低时延高可靠场景，主要面向移动医疗、自动驾驶、云游戏等以远程和即时处理为目标的应用场景，具有极低时延、极高可靠性这两个核心特点。

在使用传统无线通信(如2G/3G/4G/Wi-Fi)的数据上传方法时，首先会进行信令的交互，当每次传输的数据量较大时，此时信令的开销只占一小部分，不会造成过多的资源浪费。然而，在例如智慧电网、智能家居等场景中，由于感知终端设备的大量架设，数据上传的次数明显增多，每次上传的主要是如环境的状态感知、终端设备运转等数据，其特点是数据量比较小，但需要不断进行间隔传输。由于传输的数据量比较小，但传输的次数又很较多，这就造成了数据上传过程中较大的信令开销和资源的浪费，同时网络架构也更加复杂。然而，直接减少信令的开销又会导致数据接收端同时接收多个数据包的情况，造成接收端无法解调数据包并将冲突数据的时隙全部丢弃的行为，使得冲突时隙的信道利用率为零，严重的影响了网络的传输性能。因此，网络辅助分集多址接入(Network Diversity RandomAccess，NDRA)被提出用于解决上述问题。NDMA是由Michail K.Tsatsanis等人提出的ー种利用网络中节点对冲突信号的协同传输获得分集特性，然后利用信号分离技术来解决数据包冲突的方法。该方法通过对冲突的数据包进行再利用，可以提升吞吐量和时延性能等。但是，NDMA技术存在一个重要的问题：当冲突节点的个数较多时，每个用户都重传数据会造成功率的严重浪费，非常不利于物联网应用中低功耗的节点。

基于此，迫切地需要提供一种数据传输方法，能够在降低信令开销的基础上，满足网络传输的性能需求，实现复杂场景下的低时延、低复杂度、低功耗、低成本和海量连接等复合式的目标。

发明内容