CN113411905A - 基于csma-noma的混合随机接入方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于CSMA‑NOMA的混合随机接入方法及装置，其中，方法包括：将传输时间分割为多个时隙，并在多个时隙的每个时隙开始时，发送数据的用户随机地向中央协调器竞争信道的使用权，以按照是否获得对应时隙传输权限判断用户为主要用户或次要用户；若用户为主要用户，则直接通过信道发送数据，否则侦听信道，如果信道达到预设最大用户数，则不发送信号，并等待；如果信道未达到预设最大用户数，则使用非正交多址技术接入信道；接收端通过串行干扰消除方法解调需要的信号，直至时隙结束。该方法通过融合信道侦听和非正交多址接入两者的优势，降低了数据包的冲突概率，同时支持大量用户同时传输，有效提高了通信系统的容量。

Description

基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法及装置。

背景技术

相关技术，如何提高通信系统的容量和接入用户数是无线通信、智能电网、物联网等领域备受关注的问题。传统CSMA技术通过对信道进行侦听的方式来降低冲突概率，但是每次仅允许单一用户使用信道，无法提供很高的信道容量，为了更好地降低冲突概率、适应不同信道的条件，又发展出了适用于有线通信信道的CSMA/CD和适用于无线通信的CSMA/CA技术。前者利用有线信道的收发分离机制，可以实现在传输同时对信道进行侦听，从而降低冲突概率；后者适用于无线通信环境，常使用ACK(Acknowledgement)技术进行冲突避免。

近年来兴起的非正交多址技术(NOMA)，在多用户共享信道传输方面具有广阔的应用前景，目前最常见的是功率域NOMA，主要是在发送端使用叠加编码(SuperpositionCoding)，同时在接收端进行串行干扰消除技术。通过NOMA方法，可以有效提高频谱效率和接入量，符合5G时代对数据增长、海量连接的需求，是一项广受关注的技术。

如何在降低冲突概率的同时，容纳更多用户利用通信信道进行数据传输，从而大大提高通信系统的信道容量，成为人们关心的热门话题。

发明内容

本申请是基于发明人对以下问题的认识和发现做出的：

MAI(Multiple Access Interference，多址干扰)是限制CDMA系统容量的一个关键因素。为了减小MAI的影响，MUD(Multi-User Detection，多用户检测)技术应运而生。其中一种重要的算法就是干扰消除多用户检测算法，该算法是根据各个用户已判决的信号再生多址干扰，并在总接收信号中将各类多址干扰相消。SIC(Successive InterferenceCancellation，串行干扰消除)利用已判决的用户信号再生干扰然后相消以有利于其他未判决用户的检测，不断迭代下去，直到解调出来所有用户的信号。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法，该方法通过融合信道侦听和非正交多址接入两者的优势，降低了数据包的冲突概率，同时支持大量用户同时传输，有效提高了通信系统的容量。

本发明的另一个目的在于提出一种基于CSMA-NOMA的混合随机接入装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法，包括以下步骤：将传输时间分割为多个时隙，并在所述多个时隙的每个时隙开始时，发送数据的用户随机地向中央协调器竞争信道的使用权，以按照是否获得对应时隙传输权限判断用户为主要用户或次要用户；若所述用户为主要用户，则直接通过所述信道发送所述数据，否则侦听所述信道，其中，如果所述信道达到预设最大用户数，则不发送信号，并等待；如果所述信道未达到所述预设最大用户数，则使用非正交多址技术接入所述信道；接收端通过串行干扰消除方法解调需要的信号，直至所述时隙结束。

本发明实施例的基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法，通过CSMA接入技术实现信道侦听，从而避免了许多不必要的数据包冲突，提高了信道的有效利用率；另一方面，借助非正交多址技术，获得NOMA资源的次要用户可以共享信道进行数据包传输，大大提高了通信系统的容量，符合5G时代对数据爆炸增长的需求；进而可以容纳更多用户接入信道，同时降低多用户接入情况下冲突概率，提高系统容量。

另外，根据本发明上述实施例的基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述每个时隙长度根据在接入延时和接入持续时间中折中得到。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述主要用户的数量为1个，所述次要用户的数量最多为两个。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在等待时，等待时隙数随机产生。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述接收端通过串行干扰消除方法解调需要的信号，包括：侦听所述信道，获知所述主要用户传输时的发送功率和信道增益，并根据所述主要用户的衰减情况确定串行干扰消除解码顺序。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种基于CSMA-NOMA的混合随机接入装置，包括：权限分配模块，用于将传输时间分割为多个时隙，并在所述多个时隙的每个时隙开始时，发送数据的用户随机地向中央协调器竞争信道的使用权，以按照是否获得对应时隙传输权限判断用户为主要用户或次要用户；主要用户模块，用于在所述用户为主要用户时，则接通过所述信道发送所述数据；次要用户模块，用于在在所述用户为次要用户时，侦听所述信道，其中，如果所述信道达到预设最大用户数，则不发送信号，并等待；如果所述信道未达到所述预设最大用户数，则使用非正交多址技术接入所述信道；接收信号模块，用于接收端通过串行干扰消除方法解调需要的信号，直至所述时隙结束。

本发明实施例的基于CSMA-NOMA的混合随机接入装置，通过CSMA接入技术实现信道侦听，从而避免了许多不必要的数据包冲突，提高了信道的有效利用率；另一方面，借助非正交多址技术，获得NOMA资源的次要用户可以共享信道进行数据包传输，大大提高了通信系统的容量，符合5G时代对数据爆炸增长的需求；进而可以容纳更多用户接入信道，同时降低多用户接入情况下冲突概率，提高系统容量。

另外，根据本发明上述实施例的基于CSMA-NOMA的混合随机接入装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述每个时隙长度根据在接入延时和接入持续时间中折中得到。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述主要用户的数量为1个，所述次要用户的数量最多为两个。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在等待时，等待时隙数随机产生。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述接收信号模块包括：侦听所述信道，获知所述主要用户传输时的发送功率和信道增益，并根据所述主要用户的衰减情况确定串行干扰消除解码顺序。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法的流程图；

图2为根据本发明实施例的实施例1的结构图；

图3为根据本发明实施例的实施例2、实施例3的结构图；

图4为根据本发明实施例的基于CSMA-NOMA的混合随机接入装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据背景技术可知，本发明解决的问题是在一般通信系统中，如何容纳更多用户接入信道，同时降低多用户接入情况下冲突概率，从而提高系统容量的问题。

为解决上述问题，本发明实施例提出了一种基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法及装置。下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法及装置，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法。

图1是本发明一个实施例的基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法的流程图。

如图1所示，该基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法包括以下步骤：

在步骤S101中，将传输时间分割为多个时隙，并在多个时隙的每个时隙开始时，发送数据的用户随机地向中央协调器竞争信道的使用权，以按照是否获得对应时隙传输权限判断用户为主要用户或次要用户。

可以理解的是，本发明实施例将传输时间分割为若干个时隙，每个时隙开始阶段，需要发送数据的用户随机地向中央协调器竞争信道的使用权，按照是否获得该时隙传输权限，将用户划分为主要用户和次要用户。

其中，在本发明的一个实施例中，每个时隙长度根据在接入延时和接入持续时间中折中得到。

可以理解的是，时隙长度须在接入延时和接入持续时间中折中。

具体而言，时隙长度最少要长于用户接入信道的延时，否则即使用户有接入权限，也会在传输数据之前权限就被剥夺，造成所有用户都无法正常传输数据，系统通信完全无法进行；而过长的时隙，会导致接入信道的用户固定化，即使某些用户在短暂传输几个数据包后就闲置，但是仍然占用着信道资源，同样会降低系统的通信速率。因此时隙长度需要做一个折中，选择恰好的时隙长以达到较为良好的通信数据率。

可选地，在本发明的一个实施例中，主要用户的数量可以为1个，次要用户的数量最多为两个。

可以理解的是，主要用户是指该时隙内所有被中央协调器分配了权限的用户，优选地，主要用户数为1个。次要用户数需在复杂度和频谱效率间折中，优选地，次要用户数最多为2。

具体而言，(1)一个时隙内，中央协调器分配给主要用户以通信权限，使得该主要用户集体可以直接通过信道进行数据包传输，同时各用户还保持对信道的侦听，从而尽量避免传输产生冲突。

(2)过多的次要用户会导致通信系统发射机结构复杂度较高，增大了设计难度，而减少次要用户将使得共享传输的用户数减少，系统的容量降低，从而频谱效率下降，因此次要用户数的折中非常重要。

在步骤S102中，若用户为主要用户，则直接通过信道发送数据，否则侦听信道，其中，如果信道达到预设最大用户数，则不发送信号，并等待；如果信道未达到预设最大用户数，则使用非正交多址技术接入信道。

可以理解的是，主要用户直接通过信道发送数据。次要用户侦听信道，如果信道达到预设最大用户数，则该用户该时隙不发送信号并等待；如果信道未达到预设最大用户数，则该用户使用非正交多址技术接入信道。

其中，非正交多址技术(NOMA)在多用户共享信道传输方面具有广阔的应用前景，目前最常见的是功率域NOMA，主要是在发送端使用叠加编码(superposition coding)，同时在接收端进行串行干扰消除技术。其中，非正交多址接入包括LDS-CDMA(Low-DensitySpreading CDMA)、Low-Density Spreading OFDM、SCMA(Sparse Code Multiple Access)、BDM(Bit-Division Multiplexing)、PDMA(Pattern Division Multiple Access)和IDMA(Interleave-Division Multiple Access)等，优选地，采用PDMA方式。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在等待时，等待时隙数随机产生。

可以理解的是，次要用户若侦听信道达到预设最大用户数，则等待时隙数随机产生，优选地，随机等待1～10个时隙。

具体而言，本发明实施例中以CSMA随机接入方法为例，体现出在多用户竞争的条件下，通过侦听信道来降低传输冲突概率对系统总容量的提升，接入方法包括但不限于CSMA、CSMA/CA等随机接入方法。具体地：发生冲突情况下采用了CSMA的一种退避算法，当侦听到信道忙时随机退避几个时隙后再侦听，这样可以节省资源，进一步降低冲突概率。依据信道为有线传输信道还是无线传输信道，可以将其拓展为CSMA/CD和CSMA/CA，通过适应不同信道的传输特征，进一步地降低数据包传输过程中的冲突概率，提高通信系统的容量。

在步骤S103中，接收端通过串行干扰消除方法解调需要的信号，直至时隙结束。

进一步地，在本发明的一个实施例中，接收端通过串行干扰消除方法解调需要的信号，包括：侦听信道，获知主要用户传输时的发送功率和信道增益，并根据主要用户的衰减情况确定串行干扰消除解码顺序。

可以理解的是，接收端解码后各个数据包被送到对应的用户，解码方式包括但不限于串行干扰消除法(SIC)和联合解码法(Joint Decoding)，优选地，采用串行干扰消除法。接收端侦听信道，从而获知每个主要用户传输时的发送功率和信道增益；同时根据主要用户衰减情况的不同，选择最优的串行干扰消除解码顺序。

具体而言，NOMA解码方式—SIC(Successive Interference Cancellation)仅为说明方便所选取的特例，解码方法包括但不限于SIC、JD(Joint Decoding)等。具体地：串行干扰消除技术是一种逐步减去最大信号功率用户干扰、从而实现多用户信号解码的技术，因为信号强度越强，信号越容易被捕获，所以在串行干扰消除解码之前需要对信号进行排序，这样才能达到最优的解码效果。排序的依据是不同用户信号的相对强弱，这是通过接收机侦听信号来获得的。

需要说明的是，本发明实施例的方法可以适用于电力线通信信道、无线信道或者这两者融合的混合信道。

下面将通过具体实施例对基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法进行进一步阐述。

实施例1

如图2所示，本发明实施例提出一种混合随机信道接入方法，该方法包括：

S1.将传输时间分割为若干个时隙，每个时隙开始阶段，需要发送数据的用户随机地向中央协调器竞争信道的使用权，按照是否获得该时隙传输权限，将用户划分为主要用户和次要用户；

具体的，假设信道为电力线通信信道(PLC)，在时域上将信道划分成相等的时隙，在每个时隙开始，通过图2的权限分配装置，中央协调器将有数据传输需求的用户随机地划分成两个部分，分别称为主要用户和次要用户。假设最大允许的次要用户数为3，该时隙需要传输数据包的用户总共有5人，其中4人被中央协调器划归为主要用户的范畴，最后1名用户为次要用户。

S2.主要用户直接通过信道发送数据；

具体的，通过图2的主要用户装置，被中央协调器划分为主要用户的4名用户，通过PLC信道直接传输数据包。

S3.次要用户侦听信道，如果信道达到预设最大用户数，则该用户该时隙不发送信号并等待；如果信道未达到预设最大用户数，则该用户使用非正交多址技术接入信道；

具体的，通过图2的次要用户装置，1名次要用户保持对PLC信道的监听，如果侦听到信道满载，则这1名用户在该时隙内保持等待状态，同时该用户随机地等待1～5个时隙再尝试访问信道；如果信道资源尚有空余，这名用户免调度地、通过PDMA方式接入信道，与正在使用信道的4名主要用户一起传输数据，增大了信道容量。

S4.接收端通过串行干扰消除方法解调需要的信号，直至时隙结束。

具体的，通过图2的接收信号装置，接收端侦听信道，获知各个信号的相对强弱，按照信号强度由强到弱的顺序依次消除干扰、解出信号，将数据包送达指定的接收者。这样在理想串行干扰消除的条件下，利用PDMA技术后信道中传输数据的用户由中央协调器分配的4人变为5人，信道容量获得了提升。

实施例2

如图3所示，本发明实施例提出一种混合随机信道接入方法，适用于电力线通信信道、无线信道或者两者的融合，该实施例以无线信道为例，该方法包括：

S1.将传输时间分割为若干个时隙，每个时隙开始阶段，需要发送数据的用户随机地向中央协调器竞争信道的使用权，按照是否获得该时隙传输权限，将用户划分为主要用户和次要用户；

具体的，假设信道为无线信道，在时域上将信道划分成相等的时隙，在每个时隙开始，通过图3的权限分配装置，中央协调器将有数据传输需求的用户随机地划分成两个部分，分别称为主要用户和次要用户。假设最大允许的次要用户数为3，该时隙需要传输数据包的用户总共有5人，其中4人被中央协调器划归为主要用户的范畴，最后1名用户为次要用户。

S2.主要用户直接通过信道发送数据；

具体的，通过图3的主要用户装置，被中央协调器划分为主要用户的4名用户，通过无线信道直接传输数据包。

S3.次要用户侦听信道，如果信道达到预设最大用户数，则该用户该时隙不发送信号并等待；如果信道未达到预设最大用户数，则该用户使用非正交多址技术接入信道；

具体的，通过图3的次要用户装置，由于在无线信道中，用户无法在发送数据包的同时侦听到信道有无冲突发生，这里采用ACK(Acknowledgement)方法尽量减少冲突概率，用户在接入信道之前先通过短包RTS(Request to Send)来申请，如果获得了收方的确认信息CTS(Clear to Send)再开始数据传输，并且后续传输过程需要收端的ACK包作为确认信息。如果信道已经满载，则这1名用户在该时隙内保持等待状态，同时该用户随机地等待1～5个时隙再尝试访问信道；如果信道资源尚有空余，这名用户免调度地、通过PDMA方式接入信道，与正在使用信道的4名主要用户一起传输数据，增大了信道容量。

S4.接收端通过串行干扰消除(SIC)方法解调需要的信号，直至时隙结束。

具体的，通过图3的接收信号装置，接收端侦听信道，获知各个信号的相对强弱，按照信号强度由强到弱的顺序依次消除干扰、解出信号，将数据包送达指定的接收者。这样在理想串行干扰消除的条件下，利用PDMA技术后信道中传输数据的用户由中央协调器分配的4人变为5人，信道容量获得了提升。

进一步地，结合实施例1和实施例2，该混合随机信道接入方法除了在有线通信系统和无线系统中应用，在两者的混合信道中同样可以发挥作用。

实施例3

如图3所示，本发明实施例提出一种混合随机信道接入方法，假设该实施例中用户量非常大，非正交多址方式适合选用LDS-CDMA，该实施例以无线信道为例，该方法包括：

S1.将传输时间分割为若干个时隙，每个时隙开始阶段，需要发送数据的用户随机地向中央协调器竞争信道的使用权，按照是否获得该时隙传输权限，将用户划分为主要用户和次要用户；

具体的，假设信道为无线信道，在时域上将信道划分成相等的时隙，在每个时隙开始，通过图3的权限分配装置，中央协调器将有数据传输需求的用户随机地划分成两个部分，分别称为主要用户和次要用户。假设最大允许的次要用户数为3，该时隙需要传输数据包的用户总共有5人，其中4人被中央协调器划归为主要用户的范畴，最后1名用户为次要用户。

S2.主要用户直接通过信道发送数据；

具体的，通过图3的主要用户装置，被中央协调器划分为主要用户的4名用户，通过无线信道直接传输数据包。

S3.次要用户侦听信道，如果信道达到预设最大用户数，则该用户该时隙不发送信号并等待；如果信道未达到预设最大用户数，则该用户使用非正交多址技术接入信道；

具体的，通过图3的次要用户装置，由于在无线信道中，用户无法在发送数据包的同时侦听到信道有无冲突发生，这里采用ACK(Acknowledgement)方法尽量减少冲突概率，用户在接入信道之前先通过短包RTS(Request to Send)来申请，如果获得了收方的确认信息CTS(Clear to Send)再开始数据传输，并且后续传输过程需要收端的ACK包作为确认信息。如果信道已经满载，则这1名用户在该时隙内保持等待状态，同时该用户随机地等待1～5个时隙再尝试访问信道；如果信道资源尚有空余，这名用户免调度地、通过LDS-CDMA方式接入信道，与正在使用信道的4名主要用户一起传输数据，增大了信道容量。

S4.接收端通过串行干扰消除(SIC)方法解调需要的信号，直至时隙结束。

具体的，通过图3的接收信号装置，接收端侦听信道，获知各个信号的相对强弱，按照信号强度由强到弱的顺序依次消除干扰、解出信号，将数据包送达指定的接收者。这样在理想串行干扰消除的条件下，利用LDS-CDMA技术后信道中传输数据的用户由中央协调器分配的4人变为5人，信道容量获得了提升。

根据本发明实施例提出的基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法，通过CSMA接入技术实现信道侦听，从而避免了许多不必要的数据包冲突，提高了信道的有效利用率；另一方面，借助非正交多址技术，获得NOMA资源的次要用户可以共享信道进行数据包传输，大大提高了通信系统的容量，符合5G时代对数据爆炸增长的需求；进而可以容纳更多用户接入信道，同时降低多用户接入情况下冲突概率，提高系统容量。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的基于CSMA-NOMA的混合随机接入装置。

图4是本发明一个实施例的基于CSMA-NOMA的混合随机接入装置的结构示意图。

如图4所示，该基于CSMA-NOMA的混合随机接入装置10包括：权限分配模块100、主要用户模块200、次要用户模块300和接收信号模块400。

其中，权限分配模块100用于将传输时间分割为多个时隙，并在多个时隙的每个时隙开始时，发送数据的用户随机地向中央协调器竞争信道的使用权，以按照是否获得对应时隙传输权限判断用户为主要用户或次要用户；主要用户模块200用于在用户为主要用户时，则接通过信道发送数据；次要用户模块300用于在在用户为次要用户时，侦听信道，其中，如果信道达到预设最大用户数，则不发送信号，并等待；如果信道未达到预设最大用户数，则使用非正交多址技术接入信道；接收信号模块400用于接收端通过串行干扰消除方法解调需要的信号，直至时隙结束。本发明实施例的装置10有效降低了信道中各用户数据包的冲突概率，同时允许更多用户同时使用信道传输，极大提高了通信系统的容量。

下面将结合图4对基于CSMA-NOMA的混合随机接入装置10进行进一步阐述，具体如下：

S1.权限分配模块100，将传输时间分割为若干个时隙，每个时隙开始阶段，需要发送数据的用户随机地向中央协调器竞争信道的使用权，按照是否获得该时隙传输权限，将用户划分为主要用户和次要用户；

具体的，在时域上将信道划分成相等的时隙，在每个时隙开始，通过图4的权限分配模块，中央协调器将有数据传输需求的用户随机地划分成两个部分，分别称为主要用户和次要用户。假设最大允许的次要用户数为3，该时隙需要传输数据包的用户总共有5人，其中4人被中央协调器划归为主要用户的范畴，最后1名用户为次要用户。

S2.主要用户模块200，主要用户直接通过信道发送数据；

具体的，通过图4的主要用户模块，被中央协调器划分为主要用户的4名用户，通过PLC信道直接传输数据包。

S3.次要用户模块300，次要用户侦听信道，如果信道达到预设最大用户数，则该用户该时隙不发送信号并等待；如果信道未达到预设最大用户数，则该用户使用非正交多址技术接入信道；

具体的，通过图3的次要用户模块，如果是在无线信道中，用户无法在发送数据包的同时侦听到信道有无冲突发生，则采用ACK(Acknowledgement)方法尽量减少冲突概率，用户在接入信道之前先通过短包RTS(Request to Send)来申请，如果获得了收方的确认信息CTS(Clear to Send)再开始数据传输，并且后续传输过程需要收端的ACK包作为确认信息；如果是在有线信道中，则这名次要用户时刻保持对PLC信道的监听。

如果信道已经满载，则这1名用户在该时隙内保持等待状态，同时该用户随机地等待1～5个时隙再尝试访问信道；如果信道资源尚有空余，这名用户免调度地、通过某种非正交多址方式接入信道，这种方式可以是：LDS-CDMA(Low-Density Spreading CDMA)、Low-Density Spreading OFDM、SCMA(Sparse Code Multiple Access)、BDM(Bit-DivisionMultiplexing)，PDMA(Pattern Division Multiple Access)或者IDMA(Interleave-Division Multiple Access)，这里对于非正交多址方式的选择，主要依赖于信道条件，例如大量用户接入时使用LDS-CDMA，与正在使用信道的4名主要用户一起传输数据，增大了信道容量。

S4.接收信号模块400，接收端通过串行干扰消除方法解调需要的信号，直至时隙结束。

具体的，通过图4的接收信号模块，接收端侦听信道，获知各个信号的相对强弱，按照信号强度由强到弱的顺序依次消除干扰、解出信号，将数据包送达指定的接收者。这样在理想串行干扰消除的条件下，利用非正交多址技术后信道中传输数据的用户由中央协调器分配的4人变为5人，信道容量获得了提升。

需要说明的是，前述对基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法实施例的解释说明也适用于该实施例的基于CSMA-NOMA的混合随机接入装置，此处不再赘述。

根据本发明实施例提出的基于CSMA-NOMA的混合随机接入装置，通过CSMA接入技术实现信道侦听，从而避免了许多不必要的数据包冲突，提高了信道的有效利用率；另一方面，借助非正交多址技术，获得NOMA资源的次要用户可以共享信道进行数据包传输，大大提高了通信系统的容量，符合5G时代对数据爆炸增长的需求；进而可以容纳更多用户接入信道，同时降低多用户接入情况下冲突概率，提高系统容量。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于CSMA-NOMA的混合随机接入方法，其特征在于，包括以下步骤：

将传输时间分割为多个时隙，并在所述多个时隙的每个时隙开始时，发送数据的用户随机地向中央协调器竞争信道的使用权，以按照是否获得对应时隙传输权限判断用户为主要用户或次要用户；

若所述用户为主要用户，则直接通过所述信道发送所述数据，否则侦听所述信道，其中，如果所述信道达到预设最大用户数，则不发送信号，并等待；如果所述信道未达到所述预设最大用户数，则使用非正交多址技术接入所述信道；以及

接收端通过串行干扰消除方法解调需要的信号，直至所述时隙结束。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每个时隙长度根据在接入延时和接入持续时间中折中得到。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主要用户的数量为1个，所述次要用户的数量最多为两个。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在等待时，等待时隙数随机产生。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收端通过串行干扰消除方法解调需要的信号，包括：

侦听所述信道，获知所述主要用户传输时的发送功率和信道增益，并根据所述主要用户的衰减情况确定串行干扰消除解码顺序。

6.一种基于CSMA-NOMA的混合随机接入装置，其特征在于，包括：

权限分配模块，用于将传输时间分割为多个时隙，并在所述多个时隙的每个时隙开始时，发送数据的用户随机地向中央协调器竞争信道的使用权，以按照是否获得对应时隙传输权限判断用户为主要用户或次要用户；

主要用户模块，用于在所述用户为主要用户时，则接通过所述信道发送所述数据；

次要用户模块，用于在在所述用户为次要用户时，侦听所述信道，其中，如果所述信道达到预设最大用户数，则不发送信号，并等待；如果所述信道未达到所述预设最大用户数，则使用非正交多址技术接入所述信道；以及

接收信号模块，用于接收端通过串行干扰消除方法解调需要的信号，直至所述时隙结束。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述每个时隙长度根据在接入延时和接入持续时间中折中得到。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述主要用户的数量为1个，所述次要用户的数量最多为两个。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在等待时，等待时隙数随机产生。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述接收信号模块包括：

侦听所述信道，获知所述主要用户传输时的发送功率和信道增益，并根据所述主要用户的衰减情况确定串行干扰消除解码顺序。

Images