CN118139198A - 一种基于samo接入机制的数据传输方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于SAMO接入机制的数据传输方法及系统，属于电网安全技术领域。包括：接收方基于massive MIMO技术，划分出m个信道用于数据传输；发送方选择接收方的任一信道作为传输通道；发送方通过所选信道向接收方发送导频信号；接收方接收到导频信号后，根据导频信号计算传输路径的CSI值，传输路径是指导频信号所对应的发送方通过所选信道向接收方进行传输；基于接收方所采用的时隙Aloha接入方式，在每个时隙的开始时，发送方通过所选信道向接收方发送数据包；接收方通过所选信道接收数据包，利用所选信道对应的CSI值解调数据包；其中，若接收方成功解调数据包，则向发送方发送ACK信号；发送方接收到ACK信号，表示传输成功并结束。

Description

一种基于SAMO接入机制的数据传输方法及系统

技术领域

本发明涉及电网安全技术领域，尤其涉及一种基于SAMO接入机制的数据传输方法及系统。

背景技术

电力行业是国民经济重要的基础行业，与社会发展、人民生活密切相关。通过物联网技术实现安全、稳定和高效的电力供应和电力监测数据传输是国民经济健康稳定持续快速发展的重要前提条件和保障。在传统的电力物联网应用场景中，考虑到电力监测数据对无线传输时效性、网络吞吐量的要求，以及发送终端、接收终端对电量消耗的差异化要求，所以研究一种在应用层面实用性强的低功耗、高吞吐的数据接入方式，则变得更具落地实用价值。

Aloha协议是一种可简单易行的MAC层数据接入协议，因其接入方式便捷且高效，所以相比于其他类型的数据接入方式(如CSMA/CA)，Aloha协议更适用于对低功耗需求强烈的发送终端，所以目前针对Aloha协议已存在大量的研究工作。Aloha协议根据发送数据的时间边界是否对齐，可分为纯Aloha与时隙Aloha两大类，其中时隙Aloha是目前应用最广泛且最便捷的。作为对纯ALOHA协议的改进，时隙Aloha协议通过将媒介接入的时间划分为较小的时隙来提高吞吐率，并通过有效降低发送数据包的随机性、减小数据碰撞概率，从而提升通过率、改善通信系统性能。

传统Aloha协议中，节点可以在任意时刻进行数据发送。该种传输方式在节点数量较少时较为高效，但在节点数量增多时，系统冲突概率也明显变大，进而导致系统传输延时高。为了降低数据包之间的冲突概率，时隙Aloha机制则要求每个数据包均在每个时隙开始时发送。假设系统中每个数据包发送时间与时隙划分等长，单个时隙中若仅有一个节点选择接入并发送数据包，可以成功传输，但是同时有至少两个节点接入并传输时，数据包在同一信道中则造成了冲突，使得节点发送不成功，节点须等待随机一段时间之后重新发送。因此，传统Aloha协议不能支持多节点在同一时隙传输数据，较大几率造成数据延迟，无法满足低功耗、高吞吐的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于SAMO接入机制的数据传输方法及系统，通过引入massive MIMO技术完成了信道与天线的分集复用，提升系统的并行接入能力，提高节点的接入成功率及多节点同时传输数据的成功率，降低数据延迟发生率。

本发明实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于SAMO接入机制的数据传输方法，其特征在于，所述SAMO接入机制是结合massive MIMO技术和Aloha协议的数据接入传输机制，步骤包括：

步骤S1，接收方基于massive MIMO技术，划分出m个信道用于数据传输，m≥2；

步骤S2，发送方选择所述接收方的任一信道作为传输通道；

步骤S3，所述发送方根据所选信道编号生成导频信号、并通过所选信道向所述接收方发送所述导频信号，所述导频信号用于完成与所述接收方之间的粗同步；

步骤S4，所述接收方接收到所述导频信号后，根据所述导频信号计算传输路径的CSI值，所述传输路径是指所述导频信号所对应的发送方通过所述所选信道向所述接收方进行传输；

步骤S5，基于所述接收方所采用的时隙Aloha接入方式，在每个时隙的开始时，所述发送方通过所述所选信道向所述接收方发送数据包；

步骤S6，所述接收方通过所述所选信道接收所述数据包，利用所述所选信道对应的所述CSI值解调所述数据包；其中，若所述接收方成功解调所述数据包，则向所述发送方发送ACK信号，若所述接收方解调所述数据包失败，则不发送ACK信号；

步骤S7，所述发送方执行步骤S5起始的t时间内，所述发送方接收到所述ACK信号，表示传输成功并结束；或者，若在t时间内未能接收到所述接收方的所述ACK信号，则返回执行步骤S3继续根据Aloha协议流程进行数据重传，直至数据包传输成功后结束。

较优地，m个信道的导频信号均相互正交；

较优地，所述步骤S6中：

同一信道、同一时隙，所述接收方接收到的数据包仅来自于CSI值所对应的发送方的情况下，所述接收方成功解调数据包并且向所述发送方发送所述ACK信号；

通过同一信道、在同一时隙，所述接收方接收到的数据包是来自不少于2个发送方的情况下，所述所选信道对应的所述CSI值不能解调所收到的数据包。

较优地，所述SAMO接入机制的系统吞吐量Thg为：

Thg＝nμP

式中，n表示系统中节点数量，n≥2，μ表示各节点尝试发送数据包的概率，nμ表示系统尝试传输数据包的总概率，P表示系统内成功接入信道且没有发生数据包传输冲突的概率；

其中，P的计算方式为：

P＝P_S+P_S’

式中，P_S表示系统内在单个时隙内仅有一个数据包需传输的概率；P_S’表示系统在时隙t内有至少2个数据包发送、且任意2个数据包不选择相同信道的概率总和；

P_S＝P(0)＝e^-nμ

令系统内的每个节点需要传输的数据包以μ的概率到达、且到达概率服从独立泊松分布，P(k)表示单位时间内系统中所有节点产生k个数据包的概率，令P(k＝0)表示系统内在单个时隙内仅有一个数据包需传输的概率；

P_j,m表示系统内单个时隙内有j(j≥2)个数据包成功发送的概率。

进一步地，本发明提供一种基于SAMO接入机制的数据传输系统，其特征在于，包括一个接收方和至少一个发送方；所述SAMO接入机制是结合massive MIMO技术和Aloha协议的数据接入传输机制，所述接收方在物理层面布置m根天线，m≥2；

所述接收方，基于massive MIMO技术，划分出m个信道用于数据传输，m≥2；

至少一个所述发送方，选择所述接收方的任一信道作为传输通道；根据所选信道编号生成导频信号、并通过所选信道向所述接收方发送所述导频信号，所述导频信号用于完成与所述接收方之间的粗同步；

所述接收方，接收到所述导频信号后，根据所述导频信号计算传输路径的CSI值，所述传输路径是指所述导频信号所对应的发送方通过所述所选信道向所述接收方进行传输；

至少一个所述发送方，基于所述接收方所采用的时隙Aloha接入方式，在每个时隙的开始时，通过所述所选信道向所述接收方发送数据包；

所述接收方，通过所述所选信道接收所述数据包，利用所述所选信道对应的所述CSI值解调所述数据包；其中，若所述接收方成功解调所述数据包，则向所述发送方发送ACK信号，若所述接收方解调所述数据包失败，则不发送ACK信号；

至少一个所述发送方，以发送数据包时间点起始的t时间内，所述发送方接收到所述ACK信号，表示传输成功并结束；或者，若在t时间内未能接收到所述接收方的所述ACK信号，则继续根据Aloha协议流程进行数据重传，直至数据包传输成功后结束。

较优地，m个信道的导频信号均相互正交；

较优地，同一信道、同一时隙，所述接收方接收到的数据包仅来自于CSI值所对应的发送方的情况下，所述接收方成功解调数据包并且向所述发送方发送所述ACK信号；

通过同一信道、在同一时隙，所述接收方接收到的数据包是来自不少于2个发送方的情况下，所述所选信道对应的所述CSI值不能解调所收到的数据包。

较优地，所述SAMO接入机制的系统吞吐量Thg为：

Thg＝nμP

式中，n表示系统中节点数量，n≥2，μ表示每个节点尝试发送数据包的概率，nμ表示系统尝试传输数据包的总概率，P表示系统内成功接入信道且没有发生数据包传输冲突的概率；

其中，P的计算方式为：

P＝P_S+P_S’

式中，P_S表示系统内在单个时隙内仅有一个数据包需传输的概率；P_S’表示系统在时隙t内有至少2个数据包发送、且任意2个数据包不选择相同信道的概率总和；

P_S＝P(0)＝e^-nμ

令系统内的每个节点需要传输的数据包以μ的概率到达、且到达概率服从独立泊松分布，P(k)表示单位时间内系统中所有节点产生k个数据包的概率，令P(k＝0)表示系统内在单个时隙内仅有一个数据包需传输的概率；

P_j,m表示系统内单个时隙内有j(j≥2)个数据包成功发送的概率。

由上述技术方案可知，本发明实施例提供的基于SAMO接入机制的数据传输方法及系统，首先接收方基于massive MIMO技术，划分出m个信道用于数据传输，发送方选择接收方的任一信道作为传输通道，发送方根据所选信道编号生成导频信号、并通过所选信道向接收方发送导频信号，导频信号用于完成与接收方之间的粗同步，接收方接收到导频信号后，根据导频信号计算传输路径的CSI值，传输路径是指导频信号所对应的发送方通过所选信道向接收方进行传输，基于接收方所采用的时隙Aloha接入方式，在每个时隙的开始时，发送方通过所选信道向接收方发送数据包，接收方通过所选信道接收数据包，利用所选信道对应的CSI值解调数据包；其中，若接收方成功解调数据包，则向发送方发送ACK信号，若接收方解调数据包失败，则不发送ACK信号。发送方执行步骤S5起始的t时间内，发送方接收到ACK信号，表示传输成功并结束；或者，若在t时间内未能接收到接收方的ACK信号，则继续根据Aloha协议流程进行数据重传，直至数据包传输成功后结束。本发明通过引入massiveMIMO技术完成了信道与天线的分集复用，提升系统的并行接入能力，提高节点的接入成功率及多节点同时传输数据的成功率，降低数据延迟发生率。

附图说明

图1为本发明的基于SAMO接入机制的数据传输方法的流程图。

图2为时隙Aloha接入方式原理图。

图3为本发明的基于时隙Aloha与MIMO联合的SAMO接入机制原理图。

图4为μ＝0.05时Aloha协议和SAMO协议系统吞吐量随节点数量和天线数量变化的趋势结果示意图。

图5为n＝50时Aloha协议和SAMO协议系统吞吐量随每个节点的尝试接入概率和天线数量变化的趋势结果示意图。

具体实施方式

以下结合本发明的附图，对本发明的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。

传统Aloha协议如图2所示，节点可以在任意时刻进行数据发送。该种传输方式在节点数量较少时较为高效，但在节点数量增多时，系统冲突概率也明显变大，进而导致系统传输延时高。为了降低数据包之间的冲突概率，时隙Aloha机制则要求每个数据包均在每个时隙开始时发送。假设系统中每个数据包发送时间与时隙划分等长，则时隙Aloha机制中任意节点发送数据包的情况如图3所示。在时隙2中，系统内仅有一个数据包Packet(命名为P1)发送，所以可以成功传输。但是在时隙4中，系统内同时有两个数据包P2和P3需要传输，此时两个数据包在同一信道中则造成了冲突，使得发送不成功。同样，时隙7中发生的情况与时隙4相似，两个其他数据包P4和P5也同时传输，并造成了数据冲突。根据Aloha机制设定，当发生数据冲突时，节点会在等待随机一段时间之后重新发送，所以，P4和P5两个数据包分别在时隙11和时隙13内发送，并发送成功。

为解决时隙Aloha机制易冲突的问题，SAMO机制通过引入massive MIMO技术完成了信道与天线的分集复用，即通过采用OFDM、Beamforming等方式实现不同天线对多个数据包的同时解调。在SAMO协议中，节点在发送数据包之前会首先选定接收端的接收天线(即信道)，信道选择采用随机的方式。然后，节点在所选择的信道上通过发送导频信号的方式，使得接收端可以进行信道状态评估。最后，节点在所选择的信道上进行数据发送。当多个节点同时选择同一信道时，接收端将因为冲突而无法解调数据。当多个节点均选择不同的信道时，接收端可完整接收所有数据。

MIMO(Multiple in multiple out，多进多出)是一种执行在物理层的多天线数据接收与解调技术。Massive MIMO则是对MIMO技术的进一步延伸，可通过大幅度扩大天线规模的方式完成信道数量的倍数级提高。一般来说，发送端会首先向接收端发送导频信号，然后接收端会根据发送端所发送的导频信道完成对CSI(Chanel State Information，信道状态)的评估，最后完成对多个发送端的不同数据进行同时解调。

本发明提出一种SAMO协议，采用时隙Aloha和MIMO联合接入的跨层机制方式接入信道，是一种基于大规模天线免许可随机接入技术的应用，其基本原理如图3所示，假设接收端为一个具有m根天线的无线AP，且可通过MIMO技术完美划分出m个信道用于数据传输，大大降低数据冲突几率，提高数据发送成功率。

基于本发明的SAMO接入机制的数据传输方法，步骤包括：

步骤S1，接收方基于massive MIMO技术，划分出m个信道用于数据传输，m≥2，m个信道的导频信号均相互正交；

步骤S2，发送方选择接收方的任一信道作为传输通道；

步骤S3，发送方根据所选信道编号生成导频信号、并通过所选信道向接收方发送导频信号，导频信号用于完成与接收方之间的粗同步；

步骤S4，接收方接收到导频信号后，根据导频信号计算传输路径的CSI值，传输路径是指导频信号所对应的发送方通过所选信道向接收方进行传输；

步骤S5，基于接收方所采用的时隙Aloha接入方式，在每个时隙的开始时，发送方通过所选信道向接收方发送数据包；

步骤S6，接收方通过所选信道接收数据包，利用所选信道对应的CSI值解调数据包；其中，若接收方成功解调数据包，则向发送方发送ACK信号，若接收方解调数据包失败，则不发送ACK信号；

步骤S7，发送方执行步骤S5起始的t时间内，发送方接收到ACK信号，表示传输成功并结束；或者，若在t时间内未能接收到接收方的ACK信号，则返回执行步骤S3继续根据Aloha协议流程进行数据重传，直至数据包传输成功后结束。

其中，步骤S6中：

同一信道、同一时隙，接收方接收到的数据包仅来自于CSI值所对应的发送方的情况下，接收方成功解调数据包并且向发送方发送ACK信号；

通过同一信道、在同一时隙，接收方接收到的数据包是来自不少于2个发送方的情况下，所选信道对应的CSI值不能解调所收到的数据包。

较优地，SAMO接入机制的系统吞吐量Thg为：

Thg＝nμP (1)

式中，n表示系统中节点数量，n≥2，μ表示每个节点尝试发送数据包的概率(即节点内数据包的到达概率，为简化期间，本文假设μ包含了新产生和已产生但需重新传输的数据包)，nμ表示系统尝试传输数据包的总概率，P表示系统内成功接入信道且没有发生数据包传输冲突的概率；

本文定义系统内每个时隙的长度与数据包传输的时间间隔相等，根据图3中对SAMO协议的描述可知，系统若要成功传输数据包，仅包含以下两种情况：

情况1：系统在某一个时隙内仅有一个数据包发送。

情况2：系统在某一个时隙内有多个数据包发送，但该多个数据包均选择不同的信道进行传输。

因此，P的计算方式为：

P＝P_S+P_S’ (2)

式中，P_S表示系统内在单个时隙内仅有一个数据包需传输的概率；P_S’表示系统在时隙t内有至少2个数据包发送、且任意2个数据包不选择相同信道的概率总和；

P_S＝P(0)＝e^-nμ (3)

令系统内的每个节点需要传输的数据包以μ的概率到达、且到达概率服从独立泊松分布，P(k)表示单位时间内系统中所有节点产生k个数据包的概率，令P(k＝0)表示系统内在单个时隙内仅有一个数据包需传输的概率；P_S＝P(0)的物理意义为站在某一个节点的视角，其他节点在该时隙内均不产生数据包，系统仅传输当前节点的数据包的概率。

式中，假设接收端共有m根天线，即节点可通过m个不同的信道进行数据发送，每个节点选择不同天线的概率服从均匀分布，则节点选择某一跟天线的概率为1/m；P_j,m表示系统内单个时隙内有j(j≥2)个数据包成功发送的概率。

对于接收方，会存在两种情况，1)多个发送方选择的信道均不同；2)部分发送方选择了相同信道；因此，接收方对同一信道可能计算出对应不同发送方的CSI值；进一步地，在步骤S6，同样会存在两种数据发送结果，即1)多个发送方均在不同信道上发送数据，此时数据发送成功；2)部分发送方在相同信道上发送数据，此时数据发送冲突。对于发生数据冲突的情况，任何CSI值都不能成功解调该时隙接收的数据包。

当同时有多个发送方选择不同的信道向接收方发送导频信号时，可能存在信号相互干扰，进而导致CSI估计错误，通过本发明步骤S1中给出的各信道的导频信号的方案，m个信道的导频信号均相互正交，可以有效规避CSI估计错误情况，提高CSI的估计的精确度。

通过上述方法，图3在时隙2中，节点选择在天线1上发送数据，且整个系统内有且仅有一个节点发送数据，所以与传统Aloha机制相似，该数据包可以被AP成功接收并解调。

在时隙4中，两个节点分别选择在天线1和天线3发送数据，此时AP可以通过beamforming技术成功分离并解调出对应的数据内容，所以与传统Aloha机制不同，该种情况下的数据发送同样可以被AP成功接收。

在时隙7中，两个节点均选择在天线2上发送数据，此时AP因为多个数据包在同一信道上发生冲突而无法正确解调，所以与传统Aloha机制相似，该两个数据包需要在后续时刻继续选择合适时隙进行传输。

在时隙11和13中，两个节点分别选择天线2和天线3进行数据传输，此时情况传统Aloha机制相似，AP均可正常接收并解调数据。

本发明通过实验仿真的方式对SAMO协议的可行性和章节2系统吞吐量的分析结果进行验证。

本发明实验对比了SAMO协议和原始的时隙Aloha协议。在实验参数设置方面，系统内节点数量从n＝5逐渐增加至n＝100；MIMO天线数量从m＝3逐渐增多至m＝10；每个节点尝试发送数据包的概率从μ＝0逐渐增大至μ＝0.15。图4和图5分别展示了系统吞吐量随节点数量和节点接入概率变化而变化的仿真结果和理论计算结果。在该两幅图中，sim_Aloha、sim_m＝3、sim_m＝5、sim_m＝10分别代表原始Aloha协议和SAMO协议分别使用3根、5根、10根天线时的仿真结果；ana_m＝3、ana_m＝5、ana_m＝10分别代表SAMO协议分别使用3根、5根、10根天线时的理论计算结果。

图4展示了当设定每个节点尝试接入概率μ＝0.05时，Aloha协议和SAMO协议系统吞吐量随节点数量和天线数量变化的趋势结果。由该图可发现如下几点现象，在相同参数情况下，Aloha协议的吞吐量性能低于SAMO协议性能。这是因为Aloha协议仅用单信道进行通信，没有像SAMO中采用MIMO方式，利用到多信道产生增益来实现性能的提升。实验结果表明了MIMO机制联合SAMO协议的有效性。

针对SAMO协议，天线数量越多，系统吞吐量越高。这是因为天线增多近似于信道变多，MIMO机制无论采用OFDM原理、还是NOMA原理，均可认为是倍数的扩大了系统的接入能力。所以，天线数量带来的增益效果较为显著。实验结果表明SAMO协议在性能提升方面具备明显优势。

SAMO协议的理论分析结果较好的匹配其仿真实验结果，这也证实了理论分析过程的合理性和公式推导的严谨性。

Aloha协议和SAMO协议均出现了系统吞吐量随着节点数量的增大，先增加后降低的情况，且SAMO协议随着天线数量的增大，系统吞吐量的最大值相对于节点数量逐渐变大。例如，当天线数量为m＝3时，系统吞吐量对应的节点数量为n＝35；而当天线数量为m＝10时，系统吞吐量对应的节点数量为n＝65。实验结果证实了SAMO协议随着天线数量的增多，系统的接入能力也在逐渐增强。

图5展示了当设定节点数量n＝50时，Aloha协议和SAMO协议系统吞吐量随每个节点的尝试接入概率和天线数量变化的趋势结果。该图中的实验结果趋势与图4几乎一致，但存在一个明显的不同，即系统吞吐量随节点接入概率的变化趋势较随节点数量的变化趋势更为显著，曲线变化速率更快。这是因为在SAMO协议中，每个节点均先采用Aloha的方式接入信道，其次节点和基站再采用MIMO技术进行数据解调。在Aloha机制中，节点的接入概率相对于节点数量更为关键，直接决定数据包的发送成功概率，进而影响系统吞吐量性能。而MIMO机制仅对节点数量表现敏感，且相对于Aloha机制其对吞吐量的影响较为滞后，最终使得节点接入概率对系统吞吐量性能的影响更为直接。

进一步地，本发明提供还一种基于SAMO接入机制的数据传输系统，用于执行图1所示的方法，系统包括一个接收方和至少一个发送方；SAMO接入机制是结合massive MIMO技术和Aloha协议的数据接入传输机制，接收方在物理层面布置m根天线，m≥2；SAMO接入机制的系统吞吐量Thg参考公式1-6所示。

接收方，基于massive MIMO技术，划分出m个信道用于数据传输，m≥2，m个信道的导频信号均相互正交；

至少一个发送方，选择接收方的任一信道作为传输通道；根据所选信道编号生成导频信号、并通过所选信道向接收方发送导频信号，导频信号用于完成与接收方之间的粗同步；

接收方，接收到导频信号后，根据导频信号计算传输路径的CSI值，传输路径是指导频信号所对应的发送方通过所选信道向接收方进行传输；

至少一个发送方，基于接收方所采用的时隙Aloha接入方式，在每个时隙的开始时，通过所选信道向接收方发送数据包；

接收方，通过所选信道接收数据包，利用所选信道对应的CSI值解调数据包；其中，若接收方成功解调数据包，则向发送方发送ACK信号，若接收方解调数据包失败，则不发送ACK信号；

至少一个发送方，以发送数据包时间点起始的t时间内，发送方接收到ACK信号，表示传输成功并结束；或者，若在t时间内未能接收到接收方的ACK信号，则继续根据Aloha协议流程进行数据重传，直至数据包传输成功后结束。

较优地，同一信道、同一时隙，接收方接收到的数据包仅来自于CSI值所对应的发送方的情况下，接收方成功解调数据包并且向发送方发送ACK信号；

通过同一信道、在同一时隙，接收方接收到的数据包是来自不少于2个发送方的情况下，所选信道对应的CSI值不能解调所收到的数据包。

本发明将针对电力实际场景中发送终端对低功耗、高时效，接收终端对高吞吐的数据接入需求，从实际工程应用效果出发，设计一种基于物理层massive MIMO技术和MAC层时隙Aloha协议的跨层数据接入机制，并命名为SAMO(Slotted Aloha and Massive MIMO)机制。SAMO机制的核心是利用时分、频分和空分复用来提升系统的并行接入能力，即发送终端通过执行时隙Aloha协议完成数据的快速发送，而接收终端则采用massive MIMO大规模天线阵列和波束成形技术来提高发送端用户的接入成功率。本发明可在实际应用场景中通过合适的参数设计来指导应用节点部署，具有较强的实用价值和应用意义。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种基于SAMO接入机制的数据传输方法，其特征在于，所述SAMO接入机制是结合massive MIMO技术和Aloha协议的数据接入传输机制，步骤包括：

步骤S1，接收方基于massive MIMO技术，划分出m个信道用于数据传输，m≥2；

步骤S2，发送方选择所述接收方的任一信道作为传输通道；

步骤S3，所述发送方根据所选信道编号生成导频信号、并通过所选信道向所述接收方发送所述导频信号，所述导频信号用于完成与所述接收方之间的粗同步；

步骤S4，所述接收方接收到所述导频信号后，根据所述导频信号计算传输路径的CSI值，所述传输路径是指所述导频信号所对应的发送方通过所述所选信道向所述接收方进行传输；

步骤S5，基于所述接收方所采用的时隙Aloha接入方式，在每个时隙的开始时，所述发送方通过所述所选信道向所述接收方发送数据包；

步骤S6，所述接收方通过所述所选信道接收所述数据包，利用所述所选信道对应的所述CSI值解调所述数据包；其中，若所述接收方成功解调所述数据包，则向所述发送方发送ACK信号，若所述接收方解调所述数据包失败，则不发送ACK信号；

步骤S7，所述发送方执行步骤S5起始的t时间内，所述发送方接收到所述ACK信号，表示传输成功并结束；或者，若在t时间内未能接收到所述接收方的所述ACK信号，则返回执行步骤S3，直至数据包传输成功后结束。

2.如权利要求1所述的基于SAMO接入机制的数据传输方法，其特征在于，m个信道的导频信号均相互正交。

3.如权利要求2所述的基于SAMO接入机制的数据传输方法，其特征在于，所述步骤S6中：

同一信道、同一时隙，所述接收方接收到的数据包仅来自于CSI值所对应的发送方的情况下，所述接收方成功解调数据包并且向所述发送方发送所述ACK信号；

通过同一信道、在同一时隙，所述接收方接收到的数据包是来自不少于2个发送方的情况下，所述所选信道对应的所述CSI值不能解调所收到的数据包。

4.如权利要求3所述的基于SAMO接入机制的数据传输方法，其特征在于，所述SAMO接入机制的系统吞吐量Thg为：

Thg＝nμP

式中，n表示系统中节点数量，n≥2，μ表示每个节点尝试发送数据包的概率，nμ表示系统尝试传输数据包的总概率，P表示系统内成功接入信道且没有发生数据包传输冲突的概率；

其中，P的计算方式为：

P＝P_S+P_S’

式中，P_S表示系统内在单个时隙内仅有一个数据包需传输的概率；P_S’表示系统在时隙t内有至少2个数据包发送、且任意2个数据包不选择相同信道的概率总和；

P_S＝P(0)＝e^-nμ

令系统内的每个节点需要传输的数据包以μ的概率到达、且到达概率服从独立泊松分布，P(k)表示单位时间内系统中所有节点产生k个数据包的概率，令P(k＝0)表示系统内在单个时隙内仅有一个数据包需传输的概率；

P_j,m表示系统内单个时隙内有j(j≥2)个数据包成功发送的概率。

5.一种基于SAMO接入机制的数据传输系统，其特征在于，包括一个接收方和至少一个发送方；所述SAMO接入机制是结合massive MIMO技术和Aloha协议的数据接入传输机制，所述接收方在物理层面布置m根天线，m≥2，m个信道的导频信号均相互正交；

所述接收方，基于massive MIMO技术，划分出m个信道用于数据传输，m≥2；至少一个所述发送方，选择所述接收方的任一信道作为传输通道；根据所选信道编号生成导频信号、并通过所选信道向所述接收方发送所述导频信号，所述导频信号用于完成与所述接收方之间的粗同步；

所述接收方，接收到所述导频信号后，根据所述导频信号计算传输路径的CSI值，所述传输路径是指所述导频信号所对应的发送方通过所述所选信道向所述接收方进行传输；

至少一个所述发送方，基于所述接收方所采用的时隙Aloha接入方式，在每个时隙的开始时，通过所述所选信道向所述接收方发送数据包；

所述接收方，通过所述所选信道接收所述数据包，利用所述所选信道对应的所述CSI值解调所述数据包；其中，若所述接收方成功解调所述数据包，则向所述发送方发送ACK信号，若所述接收方解调所述数据包失败，则不发送ACK信号；至少一个所述发送方，以发送数据包时间点起始的t时间内，所述发送方接收到所述ACK信号，表示传输成功并结束；或者，若在t时间内未能接收到所述接收方的所述ACK信号，则继续根据Aloha协议流程进行数据重传，直至数据包传输成功后结束。

6.如权利要求5所述的基于SAMO接入机制的数据传输系统，其特征在于，m个信道的导频信号均相互正交。

7.如权利要求6所述的基于SAMO接入机制的数据传输系统，其特征在于：

同一信道、同一时隙，所述接收方接收到的数据包仅来自于CSI值所对应的发送方的情况下，所述接收方成功解调数据包并且向所述发送方发送所述ACK信号；

通过同一信道、在同一时隙，所述接收方接收到的数据包是来自不少于2个发送方的情况下，所述所选信道对应的所述CSI值不能解调所收到的数据包。

8.如权利要求7所述的基于SAMO接入机制的数据传输系统，其特征在于，所述SAMO接入机制的系统吞吐量Thg为：

Thg＝nμP

式中，n表示系统中节点数量，n≥2，μ表示所有节点尝试发送数据包的概率，nμ表示系统尝试传输数据包的总概率，P表示系统内成功接入信道且没有发生数据包传输冲突的概率；

其中，P的计算方式为：

P＝P_S+P_S’

式中，P_S表示系统内在单个时隙内仅有一个数据包需传输的概率；P_S’表示系统在时隙t内有至少2个数据包发送、且任意2个数据包不选择相同信道的概率总和；

P_S＝P(0)＝e^-nμ

令系统内的每个节点需要传输的数据包以μ的概率到达、且到达概率服从独立泊松分布，P(k)表示单位时间内系统中所有节点产生k个数据包的概率，令P(k＝0)表示系统内在单个时隙内仅有一个数据包需传输的概率；

P_j,m表示系统内单个时隙内有j(j≥2)个数据包成功发送的概率。