[发明专利]一种基于干扰消除的时隙ALOHA系统发送与接收方法

说明书

本发明公开了属于卫星通信技术领域的一种基于干扰消除的时隙ALOHA系统信号发送与接收方法。该方法包括首先建立时隙ALOHA系统接收模型，其次是该时隙ALOHA系统接收模型的信号发送与接收的方法；其中，时隙ALOHA系统接收模型信号在发送过程中每个消息在一帧内随机选择多个时隙重复发送，不同消息随机选择不同训练序列用于接收端同步，在接收端通过相关运算估计各个消息的到达时延；最后，利用接收模型进行干扰消除，从而实现在消息发生碰撞的情况下恢复各用户消息；该方法适用于时隙ALOHA系统，如甚高频数据交换系统VDES、卫星船舶自动识别系统SAT‑AIS、卫星物联网等，可以显著提高时隙ALOHA系统的容量。

技术领域

本发明属于卫星通信技术领域，特别涉及一种基于干扰消除的时隙ALOHA系统发送与接收方法。具体是一种时隙ALOHA系统的时隙干扰消除算法。

背景技术

在以船舶自动识别系统(AIS)、卫星甚高频数据交换系统(VDES)和卫星互联网为代表的卫星数据交换系统中应用了时隙ALOHA协议；ALOHA协议属于随机存储协议的一种，分为纯ALOHA协议和时隙ALOHA协议。其中纯ALOHA协议规定不同用户的多址方式为时分复用(TDMA)方式，各个用户有发射消息需求时即发射信号，如果成功接收信号，接收端返回给用户确认字符(ACK)，表示消息成功接收；如果接收端在同一时间接收到来自两个不同用户的信号，则认为发生消息碰撞，会导致消息不能正确接收，接收端无反馈或返回NACK信号，表示消息接收失败，这时发生消息碰撞的各个用户等待一定时间重新进行发送，直至消息接收成功为止。这种接入方法在用户数量较多时发生消息碰撞的概率很大，会导致消息堵塞。时隙ALOHA协议是对纯ALOHA协议的一种改进，在时隙ALOHA协议中，利用统一的时钟规定了各个用户发送时间，当用户有发送消息需求时，需要等待下一个时隙开始发送信号，通过时钟的统一，可以将消息碰撞概率降低为纯ALOHA协议的一半。时隙ALOHA协议的消息发送示意图如图1所示。

时隙ALOHA协议广泛应用于手机移动网、WIFI、船舶自动识别系统(AIS)以及卫星甚高频数据交换系统(VDES)等系统中，在地面网络中经常利用载波侦听(CSTDMA)和自组织(SOTDMA)的方式降低消息碰撞概率提高系统容量。然而在卫星系统中，系统延时较高，不同用户相距较远甚至不在视距范围，各个用户之间无法通过侦听载波以及预约时隙的方式合理分配时隙并消除消息碰撞带来的干扰。因此有必要在卫星接收机对多用户碰撞信号进行有效地消除干扰。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于干扰消除的时隙ALOHA系统信号发送与接收方法；其特征在于，该方法包括首先建立时隙ALOHA系统接收模型，其次是该时隙ALOHA系统接收模型的信号发送与接收的方法；其中，具体时隙ALOHA系统接收装置组成为存储器与相关器、干扰消除、解调串联；存储器再和干扰消除连接以及本地训练序列与相关器连接；时隙ALOHA系统接收模型的信号在发送过程中随机使用不同训练序列用作接收端同步，在接收端通过训练序列的同步估计各个消息在时隙中的分布；最后通过干扰消除解出每个消息，从而在已发生消息碰撞的情况下恢复各个用户的消息。

所述时隙ALOHA系统接收模型的建立，假设时隙ALOHA协议中一帧长度为N个时隙，在一帧中有L个用户发送信号，时隙ALOHA系统接收模型如下：

用户发送的消息形式：

s[i,n]＝[s_train[i],s_payload[i],s_guard]