[發明專利]一種基于速率分割多址的智能工廠時延抖動控制方法

在審

• 申請號: 202210405880.5
• 申請日: 2022-04-18
• 公開（公告）號: CN114760642A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 王俊波;曾成;張華;黃紅兵;章毅;邱蘭馨;楊鴻珍;湯億則;凌芝;徐陽洲;史俊瀟;洪道鑒;施敏達
• 申請（專利權）人: 東南大學;國網浙江省電力有限公司信息通信分公司
• 主分類號: H04W16/28
• 分類號: H04W16/28;H04W24/02;H04W28/18;H04W28/22
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 任志艷

本發明公開了一種基于速率分割多址的智能工廠時延抖動控制方法，包括：在智能工廠中，控制中心利用速率分割多址技術將信息分成多群信號以及單組信號；設備首先解碼出多群信號，隨后利用連續干擾消除去掉多群信號，并解碼得到單組信號；基于數據短包模型構建傳輸模型，計算面向低時延高可靠通信的近似可達速率；建立基于速率分割多址的智能工廠時延抖動控制的資源分配優化問題，聯合優化控制中心的波束形成以及速率切割方案，直到輸出的系統吞吐量穩定；控制中心構建低時延高可靠的傳輸策略，以實現智能工廠中時延抖動控制。

技術領域

本發明涉及智能無線通信技術領域，特別是涉及一種基于速率分割多址的智能工廠時延抖動控制方法。

背景技術

作為智能信息社會的關鍵促成因素，工業4.0(Industry 4.0)旨在將先進制造功能與工業物聯網(Industrial internet of things,IIoT)集成，以實現自動通信，這對嚴格的延遲能力提出了重要要求。盡管傳統的有線基礎設施可以提供可靠的連接，但相當大的維護成本和有限的覆蓋范圍仍然是智能工業系統的障礙。因此需要在基于傳統有限工業系統的基礎上，設計能夠靈活部署、覆蓋廣闊以及高效益的通信系統。

考慮到工業通信中極低的數據包錯誤概率和傳輸延遲，數據包傳輸應該在較短的塊長度內完成。與香農速率不同，短塊長度的近似公式描述了信噪比和解碼錯誤概率之間的復雜關系，導致無線系統設計具有挑戰性。此外，工業4.0需要支持大量設備連接，以應對復雜的操作環境。因此，為工業應用定制的高效資源分配和設備訪問方案對于超可靠性和低延遲通信(Ultra-reliable low-latency communication,URLLC)至關重要。然而，大多數現有工程僅考慮單天線系統，無法滿足IIoT的要求。為了提高頻譜利用率，現有的工業通信系統考慮將多天線技術和空分多址(Space division multiple address，SDMA)相結合。雖然SDMA可以提高分集增益，但多設備干擾會降低通信的可靠性，特別是在傳輸過載的情況下。因此，研究高可靠、低成本的技術來解決URLLC要求下的棘手干擾問題具有重要的現實意義。

目前，現有靜態中繼系統存在以下本質上差別：

1、現有的有線網絡未能實現靈活、易部署的通信服務，且部署和維護費用昂貴；

2、現有的無線網絡未無法滿足設備數量遠大于天線數量時，高可靠低時延的通信需求。

3、未能解決多設備干擾對于工業通信質量的影響，以及環境對通信質量的影響。

4、未能考慮智能工廠或者未來智能通信中URLLC的通信需求和架構設計；

因此現有的工業通信系統存在維護費用昂貴、覆蓋范圍有限，支持設備數量有限，難以適應工作環境變化以及難以控制時延抖動等問題

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于速率分割多址的智能工廠時延抖動控制方法，以解決擴展工業通信以及智能通信中通信質量提升、降低傳輸時延以及大量設備同時接入的技術問題。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于速率分割多址的智能工廠時延抖動控制方法，該方法針對未來工業通信中的關鍵場景，多設備的智能工廠的高可靠低時延通信方法(但不局限于該場景)。在智能工廠中，配備了多天線陣列單元的控制中心(Central control，CC)首先基于設備信息對設備進行分組，并利用速率分割多址(Rate splitting multiple access,RSMA)將傳輸信號分成一個面向所有設備的多群信號(Multigroup signal,MS)以及只傳輸給某一特定組內設備的單組信號(Unigroup signal,US),以實現多設備之間的干擾協調，有效提升傳輸質量并控制傳輸時延。本發明的一種基于速率分割多址的智能工廠時延抖動控制方法，包括如下步驟：