[发明专利]一种基于多时隙串行干扰消除的多址随机接入方法

说明书

本发明公开一种基于多时隙串行干扰消除的多址随机接入方法，包括：基站接收当前帧的数据符号序列并缓存；使用匹配滤波器对所有时隙进行用户检测，并估计信道参数；根据检测结果判断帧内的时隙类型，并根据时隙类型对相应的符号序列进行解调，得到该时隙的比特码；所述时隙类型是基于是否检测出用户存在以及用户的数量获得；对某一终端的所有比特码进行线性分组码译码并纠错，得到最终的数据比特码，并输出所述终端的数据至数据服务器或者基站本地处理。本发明利用线性分组码的纠错功能，提高串行干扰消除的效果，显著提高在多用户上行并发接入冲突情况下的数据检测成功率；提高用户接入数量，从而增大海量终端的物联网接入网的吞吐量。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于多时隙串行干扰消除的多址随机接入方法。

背景技术

在无线通信系统中，多址接入是两个或者多个用户共享物理信道同时接入系统的技术。如果来自两个或者多个用户的发射信号同时到达基站接收机，且信号不相互正交，就会形成破坏性干扰，造成接收机无法检测并译码所有用户的信号。为了避免不同用户之间的干扰，使得不同用户的发射信号彼此正交是常见的手段，包括了空分多址(SDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)技术，它们分别通过空间、频率、时间、正交码子的不同维度来区分用户信号，达到正交的效果。这些都属于无冲突多址接入技术，这一无冲突的属性是通过所有参与通信的用户之间相互协调获得的。

在上行链路中，随机接入是一种非协调的多址接入，即两个或者多个用户同时并且相互独立地发送非正交信号。非正交信号造成的直接问题就是接入冲突，多个用户信号叠加导致接收端(即基站)无法解调译码。随着5G\6G移动通信系统以及物联网、传感器网络等的发展，无线终端的数量剧增，没有足够的资源(频率、时隙、正交码字)来保证终端发射信号的正交性，而且由于终端数量太大、协调建立时间过长、终端发送数据无法预知等原因，实际中无法做到终端之间相互协调，因此随机接入带来的冲突是将来无线网络发展无法避免的问题。

分时隙的Aloha(slotted Aloha)系统是随机接入的原型，本质上是一个分组交换系统，传输一个分组所需的时间间隔称为一个时隙。用户只能在时隙边界时刻发送信号的方式叫做分隙Aloha，与时隙边界相一致的传输排列意味着分组可以完全重叠。当多个信号在同一个时隙重叠时，会彼此破坏，造成数据无法成功接收。为了解决分时隙的Aloha系统的冲突，载波监听多址接入(CSMA， Carrier Sense Multiple Access)是一种目前比较流行且成熟的方案。在CSMA中，用户在发送前监听信道，如果用户监听到信道空闲就发送，否则在发送数据过程中检测到碰撞，在一段随机时延后重新发送，直至信道空闲发送成功。此方案应用于以太网(DIX Ethernet V2)标准和IEEE 802.3标准。

最新的学术研究成果发现通过迭代的信号处理技术可以显著增强随机接入的有效性，使得采用随机接入的网络吞吐量接近无冲突多址接入。干扰消除在这方面脱颖而出，充分利用冲突而不是去避免冲突，其基本思想是在接收端计算每个用户对于其他用户的多址干扰，然后从接收信号中部分或全部消除多址干扰。用于估计多址干扰的判决可以是软判决或硬判决，硬判决要求对信号幅度进行可靠的估计。干扰抵消多用户检测主要有串行干扰抵消、并行干扰抵消和判决反馈检测三种。

串行干扰消除(SIC，Successive Interference Cancellation)是逐步减去最大用户的干扰，SIC检测器在接收信号中对多个用户逐个进行数据判决，判出一个就再造，同时减去该用户信号造成的多址接入MAI(Multiple Access Interference)干扰，按照信号功率大小的顺序来进行操作，功率较大信号先进行操作，由此可知，功率大的信号首先受益。SIC在性能上与传统检测器相比有较大提高，而且在硬件上改动不大，从而易于实现。但SIC每一级都需要有一个字符的时延，在信号功率发生变化时需要重新排序，如果初始数据判决不可靠将对下级产生较大的性能影响。