[發明專利]基于鞅變換模型實現URLLC的免授權NOMA方法

有效

• 申請號: 202010109427.0
• 申請日: 2020-02-22
• 公開（公告）號: CN111313988B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 遲學芬;齊瑞哲;趙琳琳
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H04B17/309
• 分類號: H04B17/309;H04B17/382;H04W24/02;H04W28/02;H04W74/08
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王淑秋

本發明涉及一種基于鞅變換模型實現URLLC的免授權NOMA方法，該方法包括下述步驟：基于壓縮感知理論實現NOMA系統活躍終端數估計，解碼多終端疊加信號；抽象干擾圖，求解傳輸狀態下終端的信干噪比，根據中斷概率分布，求解MAC?PHY聯合可達傳輸速率；基于服務鞅理論針對多用戶上行NOMA系統滿足高可靠低時延的時延和可靠性聯合分析方法，求解各終端的時延違反概率；以系統能源效率最大為優化目標，時延可靠性要求為約束，終端發射功率和接入概率為優化變量，求解終端發射功率和接入概率最優值。本發明能夠緩解多用戶上行免授權調度碰撞問題，實現URLLC嚴格的QoS保障，提高頻譜效率及系統能源效率。

技術領域

本發明涉及一種基于鞅變換模型保障高可靠、低時延通信(URLLC)的免授權非正交多址接入(NOMA)方法，屬于無線網絡隨機接入領域。

背景技術

高可靠低時延通信(URLLC)是5G三大核心應用場景之一，主要用于承載工業自動化、自動駕駛及遠程醫療等業務。這些業務對時延及可靠性提出了更高的要求，在1毫秒的時延界下實現至少99.999％的高可靠傳輸。

考慮到URLLC業務的短包和偶發特性，3GPP組織在“TR 38.802V14.2.0”技術報告中提出承載上行URLLC業務的終端推薦采用免授權(Grant-free)傳輸方式。免授權接入的特點是沒有資源申請和分配等消息開銷，可大大降低信令交互所產生的時延。然而，免授權接入雖然有利于改進時延和能量效率特性，但不可避免會發生多終端同時接入而產生碰撞的情況。NOMA技術可以支持多個終端占用相同的頻帶資源傳輸數據，緩解免授權傳輸的碰撞問題。然而，現有NOMA技術無法在毫秒量級內實現99.999％的可靠性，無法承載URLLC。在5G時代，亟需新的可靠性-時延服務質量(QoS)分析和保障理論，為URLLC的研發奠定基礎。

時延QoS約束下的免授權NOMA算法精確度對所使用的支撐理論具有極高的要求。在網絡性能分析問題中，排隊論是經典的理論工具。基于排隊論，鞅論以一種全新的視角建模分析時延QoS性能界，為可靠性及時延分析提供緊致的界。結合排隊論與鞅論，將數據包的通信過程建模為排隊系統，分別求解到達鞅及服務鞅參數，從而構建出可靠性-時延性能函數。排隊論與鞅論為高可靠低時延要求下免授權NOMA算法的設計提供了理論支撐。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于鞅變換模型實現URLLC的免授權NOMA方法，該方法能夠緩解多用戶上行免授權調度碰撞問題，實現URLLC嚴格的QoS保障，提高頻譜效率及系統能源效率。

為了解決上述技術問題，本發明的基于鞅變換模型實現URLLC的免授權NOMA方法包括下述步驟：

步驟1)基于壓縮感知理論估計NOMA系統中活躍終端數g，計算RIP參數λ；若0＜λ＜1，采用基于壓縮感知的MMSE-SIC多用戶信號檢測算法，按照各終端的信干噪比降序排列依次估計信道矩陣，從多終端疊加的信號中求解各終端發射的信號；反之，采用基本的SIC多用戶信號檢測算法，按照各終端的信號功率降序排列依次從疊加的信號中求解各終端發射的信號；

步驟2)所述NOMA系統采用有限塊長的短包傳輸，在NOMA系統聯合考慮MAC層和物理層機制的信干噪比統計特性下分析NOMA免授權接入系統跨層的短包可達傳輸速率；方法如下：