本發(fā)明涉及無線通信，特別是涉及一種基于非正交多址接入的終端聚合協(xié)作傳輸方法。

背景技術(shù)：

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是智能家居、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等日常消費(fèi)、生產(chǎn)應(yīng)用場(chǎng)景中，接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備也爆發(fā)式地增長(zhǎng)，這導(dǎo)致了大規(guī)模的設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)的需求。這樣的大規(guī)模接入對(duì)于有限的頻譜資源存在著極大的考驗(yàn)，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較難滿足這樣的大規(guī)模接入設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)性能。已有的解決方法是在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中加入一定規(guī)模的小微基站，用戶通過接入小微基站并通過其轉(zhuǎn)發(fā)與宏基站或者是其他終端進(jìn)行通信，形成超密集組網(wǎng)(ultra-dense?network,udn)。用戶通過在被限制的地理區(qū)域內(nèi)使用相同的頻譜資源來提升頻譜效率，緩解頻譜資源受限的問題。但是這樣的做法仍然無法回避來自同信道的干擾，隨著接入設(shè)備密度的進(jìn)一步增加，干擾所帶來的影響會(huì)急劇升高，頻譜資源的稀缺仍然限制著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)性能。另外，還有一些設(shè)計(jì)使用非正交多址接入(non-orthogonalmultiple?access，noma)的方法來提升頻譜效率，通過在基站處進(jìn)行連續(xù)干擾消除解碼不同接收功率的用戶的信號(hào)，這樣的做法可以讓多個(gè)用戶復(fù)用同一頻譜資源進(jìn)行發(fā)送來提升頻譜效率，不過這樣的做法仍然會(huì)導(dǎo)致先被解碼的用戶受到較高的干擾從而導(dǎo)致其傳輸速率被限制。

2、其次，隨著業(yè)務(wù)形式的變化和發(fā)展，應(yīng)用場(chǎng)景的進(jìn)一步拓展和延伸，接入設(shè)備能力存在異質(zhì)性，包括信號(hào)處理能力、功耗、體積等，對(duì)通信的指標(biāo)要求更加嚴(yán)格和多樣，包括覆蓋、速率、可靠性、時(shí)延和功耗等?，F(xiàn)有的無線通信設(shè)計(jì)方法中，有通過中繼、重復(fù)傳輸、多路徑傳輸?shù)确绞綄?shí)現(xiàn)覆蓋擴(kuò)展、可靠性提升等。

3、結(jié)合如上兩個(gè)問題，面對(duì)未來的復(fù)雜系統(tǒng)、多樣的性能指標(biāo)和多類型終端，本發(fā)明提出一種基于非正交多址接入的終端聚合協(xié)作傳輸方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于非正交多址接入的終端聚合協(xié)作傳輸方法，通過非正交多址接入來提升頻譜效率，再結(jié)合終端之間的聚合協(xié)作傳輸，實(shí)現(xiàn)可靠性提升、覆蓋擴(kuò)展或速率增強(qiáng)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、一種基于非正交多址接入的終端聚合協(xié)作傳輸方法，包括：

4、網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)檢測(cè)并獲取各終端用戶和各協(xié)作節(jié)點(diǎn)間的信道狀態(tài)；

5、基于所述信道狀態(tài)將所述協(xié)作節(jié)點(diǎn)和終端用戶匹配為聯(lián)合傳輸簇；

6、對(duì)所述聯(lián)合傳輸簇中各終端用戶分配發(fā)送功率，并計(jì)算所述聯(lián)合傳輸簇的總發(fā)送功率；

7、基于所述總發(fā)送功率為各聯(lián)合傳輸簇分配頻譜資源，所述聯(lián)合傳輸簇中的終端用戶在所分配的頻譜資源上按所分配的發(fā)送功率發(fā)送信息，所述聯(lián)合傳輸簇中的協(xié)作節(jié)點(diǎn)接受終端信息，并基于所述信道狀態(tài)對(duì)所述終端信息執(zhí)行連續(xù)干擾消除并解碼操作；

8、所述協(xié)作節(jié)點(diǎn)對(duì)所述終端信息解碼完成后，按連續(xù)干擾消除時(shí)解碼的倒序?qū)⑺鼋K端信息轉(zhuǎn)發(fā)給所述網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)，完成傳輸。

9、可選地，所述網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)檢測(cè)并獲取各終端用戶和各協(xié)作節(jié)點(diǎn)間的信道狀態(tài)包括：

10、所述網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)根據(jù)終端用戶以及協(xié)作節(jié)點(diǎn)反饋的信道狀態(tài)信息記錄終端設(shè)備和協(xié)作節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)之間的信道狀態(tài)；所述協(xié)作節(jié)點(diǎn)通過識(shí)別終端用戶反饋的信道狀態(tài)信息記錄終端設(shè)備與協(xié)作節(jié)點(diǎn)之間的信道狀態(tài)并反饋給所述網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)。

11、可選地，基于所述信道狀態(tài)將所述協(xié)作節(jié)點(diǎn)和終端用戶匹配為聯(lián)合傳輸簇包括：

12、初始化聯(lián)合傳輸簇其中，c表示聯(lián)合傳輸簇中的協(xié)作節(jié)點(diǎn)集合，u表示聯(lián)合傳輸簇中的終端用戶集合；

13、獲取終端用戶u的有益協(xié)作節(jié)點(diǎn)與所述終端用戶u之間的信道條件，并將所述信道條件按大小降序進(jìn)行排列后，形成信道條件集合；

14、基于所述信道條件集合選取主協(xié)作節(jié)點(diǎn)，將所述主協(xié)作節(jié)點(diǎn)更新到協(xié)作節(jié)點(diǎn)集合c中，將所述終端用戶u更新的到終端用戶集合u中；

15、基于所述信道條件集合選取次協(xié)作節(jié)點(diǎn)，并基于所述次協(xié)作節(jié)點(diǎn)和協(xié)作節(jié)點(diǎn)集合c循環(huán)遍歷除所述終端用戶u之外的終端用戶u'，獲取信道條件矩陣m；

16、若直至所有終端用戶u'遍歷結(jié)束，所述信道條件矩陣m仍不滿足預(yù)設(shè)條件，則將所述次協(xié)作節(jié)點(diǎn)刪除，選取新的次協(xié)作節(jié)點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)遍歷；

17、若所述信道條件矩陣m滿足預(yù)設(shè)條件，則將所述次協(xié)作節(jié)點(diǎn)更新到協(xié)作節(jié)點(diǎn)集合c中，并將循環(huán)遍歷的所有終端用戶u'更新到終端用戶集合u中；

18、重復(fù)以上操作直至所述聯(lián)合傳輸簇中的協(xié)作節(jié)點(diǎn)數(shù)量達(dá)到規(guī)定上限或所有終端用戶遍歷結(jié)束，輸出匹配后的聯(lián)合傳輸簇集合。

19、可選地，所述預(yù)設(shè)條件為：

20、

21、其中，col(·)代表列索引值，min(·)代表最小值，mi代表信道條件矩陣m的第i行，mj代表信道條件矩陣m的第j列。

22、可選地，對(duì)所述聯(lián)合傳輸簇中各終端用戶分配發(fā)送功率，并計(jì)算所述聯(lián)合傳輸簇的總發(fā)送功率包括：

23、為所述聯(lián)合傳輸簇設(shè)置功率分配因子向量；

24、將所述功率分配因子向量作為鯨魚位置信息，將所述聯(lián)合傳輸簇的總發(fā)送功率作為種群適應(yīng)度，執(zhí)行鯨魚優(yōu)化算法，輸出所述聯(lián)合傳輸簇的最優(yōu)功率分配因子和最優(yōu)總發(fā)送功率；

25、遍歷所有聯(lián)合傳輸簇后結(jié)束，輸出所有聯(lián)合傳輸簇的最優(yōu)功率分配因子和最優(yōu)總發(fā)送功率。

26、可選地，基于所述總發(fā)送功率為各聯(lián)合傳輸簇分配頻譜資源包括：

27、構(gòu)建沖突圖g＝(v,ε,w)，其中，v為所有聯(lián)合傳輸簇中的終端用戶，ε為各個(gè)頂點(diǎn)之間存在的沖突關(guān)系，w為每一個(gè)頂點(diǎn)的權(quán)重，由每個(gè)聯(lián)合傳輸簇的最優(yōu)總發(fā)送功率表示；

28、尋找所述沖突圖中權(quán)重最大的頂點(diǎn)，并為權(quán)重最大的頂點(diǎn)所代表的聯(lián)合傳輸簇分配一個(gè)信道資源；

29、尋找權(quán)重最大的頂點(diǎn)的鄰居頂點(diǎn)，并將所述權(quán)重最大的頂點(diǎn)及其鄰居頂點(diǎn)刪除，更新沖突圖；

30、繼續(xù)為更新后的沖突圖迭代尋找權(quán)重最大的頂點(diǎn)，直至所述信道資源被完全分配或所有終端用戶均被分配信道資源，輸出所有聯(lián)合傳輸簇與所述信道資源之間的映射，完成各聯(lián)合傳輸簇的頻譜資源分配。

31、可選地，尋找所述沖突圖中權(quán)重最大的頂點(diǎn)的方法為：

32、

33、其中，vi為沖突圖中權(quán)重最大的頂點(diǎn)。

34、可選地，更新所述沖突圖的方法為：

35、

36、其中，為沖突圖gi中權(quán)重最大的頂點(diǎn)vi的鄰居頂點(diǎn)，gi+1為更新后的沖突圖。

37、本發(fā)明的有益效果為：

38、本發(fā)明所提出的一種基于非正交多址接入的終端聚合協(xié)作傳輸方法，一個(gè)終端設(shè)備的消息可以被同一個(gè)聯(lián)合傳輸簇中的多個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)接收并轉(zhuǎn)發(fā)，并且同一個(gè)聯(lián)合傳輸簇中的用戶可以借助非正交多址接入技術(shù)在同一頻譜資源上與寫作節(jié)點(diǎn)通信；匹配后的聯(lián)合傳輸簇可以保證其中每一個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)的連續(xù)干擾消除的順序都不同，并且可以保證每一個(gè)終端用戶的消息都可以被至少一個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)最后解碼從而達(dá)成無干擾的傳輸，因此同一聯(lián)合傳輸簇中的終端設(shè)備可以在同一個(gè)頻譜資源上進(jìn)行無干擾的傳輸，可以保證僅使用同一頻譜資源的前提下更多終端設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送。

39、本發(fā)明通過非正交多址接入來提升頻譜效率，再結(jié)合終端之間的聚合協(xié)作傳輸，實(shí)現(xiàn)可靠性提升、覆蓋擴(kuò)展或速率增強(qiáng)。