时隙ALOHA

摘要： 基于高轨多波束卫星通信网络,设计捷变波束机制下用户终端随机接入网络的流程以及具体的信令交互,提出捷变信令波束的调度策略及分配方案。该方案在保证所有用户终端都能接入网络的前提下,提高接入资源分配的灵活性,有效地提升卫星网络资源的利用率。由于用户接入卫星通信网络的请求属于突发类型,更适合通过随机竞争的方式接入网络,因此在通用随机竞争接入策略基础上,提出一种基于热力值的自适应随机竞争接入算法,基于网络侧预测的热力值,用户选择不同的随机接入策略进行接入。通过对该优化算法的仿真分析,证明该算法可以有效地在各种网络负载下降低接入冲突概率,达到用户可以快速接入网络的目的。

摘要： 针对时隙ALOHA和非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)结合的通信新系统开展研究,通过理论分析得到了新系统的通过率表达式,结合仿真分析了新系统的性能。设计数值算法求解新系统的最大通过率和最佳到达率,并针对多数据包碰撞情况,设计冲突分解方案。研究结果表明,与时隙ALOHA系统相比,新系统具有更高的通过率和更强大的冲突分解能力。

摘要： 针对网络化控制系统中信道容量有限的问题,本文提出一种基于时隙ALOHA通信协议的控制与通信协同设计方法.将控制系统的采样周期划分为若干等长度的时隙,在每个时隙中,系统的分布式传感器通过时隙ALOHA协议来随机竞争接入网络.由于在不同的采样周期各个传感器的接入状态不同,整个状态反馈控制系统将在若干子系统之间进行切换.据此,本文建立了离散的切换系统模型,并利用分段李雅普诺夫函数方法和平均驻留时间技术得到了能够保证系统指数稳定的充分条件.然后,给出能够保证控制系统稳定所需的信道吞吐率的界限,进而得到了时隙ALOHA协议中的最大重传次数与控制系统衰减率的定量关系.通过上述方法,本文建立了控制–通信协同设计的框架结构,可将控制器的增益矩阵和时隙ALOHA通信协议进行协同设计.最后,通过仿真验证了本文所提出的协同设计方法的有效性.

摘要： The throughput performance degrades under high traffic loads when massive bursty users have access to the satellite.To solve this problem,a random multi-user access method with unequal protection was proposed.Several copies of a packet were created and sent during different time slots according to a selected degree distribution.The random access procedure could be described by a bipartite graph.By using successive interference cancellation (SIC),collided packets can be recovered instead of abandoned.In addition,a portion of time slots in each frame were selected exclusively for high-priority users to improve the decoding probability of high-priority data packet.An analysis using standard "and-or trees" theory was introduced.Further,the proposed method was verified with experimental simulations.The simulation results show that the proposed random multi-user access method,compared with traditional ALOHA protocol,effectively avoids the throughput degradation caused by impact under low traffic loads.Compared with IRSA protocol,it enhances high-priority users' throughput under high traffic loads.%针对在随机接入中由于碰撞导致吞吐率低、信道拥塞时不能满足高优先级数据有效传输的问题,提出一种具有不等差错保护性能的多用户随机接入方法.该方法将数据包复制多份,根据选定的度分布在不同时隙中传输,将随机接入过程映射到二分图上;接收端利用连续干扰消除(SIC)技术,将碰撞的数据包恢复出来.在高链路负载下,从每帧中选取若干时隙,只允许高优先级用户接入,以提高对高优先级数据包的译码概率.使用“与或树”理论对提出的方法进行了理论分析,并进行了实验仿真验证.仿真结果表明:提出的多用户随机接入方法与传统ALOHA协议相比,在低链路负载下有效避免由于碰撞引起的吞吐率下降;与IRSA协议相比,高链路负载下有效提高高优先级用户的吞吐率.

摘要： 近年来,伴随着传感器技术和通信技术的不断革新,无线体域网(WBAN)在医疗健康领域中的作用愈发明显.WBAN的特点与无线传感网(WSN)有很大的区别,它每个传感器都拥有独特的用途.WBAN在远程诊断、特殊人群实时监测和社区医疗等领域存在巨大的潜能和应用前景.但是,WBAN的供电方式一般为电池供电,其能量有限,计算存储、无线通信的能力不高,特别是对于植入节点,不可频繁更换电池.针对WBAN中业务种类的异构性,通过分析无线个域网IEEE802.15.4标准,设计了一种基于时隙ALOHA的新MAC协议.它能够在紧急情况下区分和首选各种类型的业务,保证紧急业务的优先传输.通过仿真进行了性能分析,结果表明,与现有的MAC协议相比,该协议在能耗、丢包数、吞吐量等方面有显著提升.%In recent years,along with continuous innovation of the sensor technology and communications technology,Wireless Body Area Network (WBAN) plays an important role in healthcare field.The characteristics of WBAN is different from Wireless Sensor Network (WSN),and each sensor of it has a unique purpose.WBAN has great potential and prospects in remote diagnostics,special populations monitoring and community medical care.However,WBAN is battery-powered,energy of which is limited,and computing and storage,wireless communications capabilities are not high,especially for embedded nodes do not frequent replacement of batteries.In view of heterogeneousness of data types for WBAN,by analyzing the IEEE802.15.4 wireless personal area network standard,a new MAC Protocol based on slotted ALOHA is designed.It can distinguish in emergency situations to ensure the priority transmission of emergency operations.The performance is analyzed with simulation,and the results show that compared with existing MAC Protocol,it has significant improvement in the energy consumption,number of packets,throughput and so on.

摘要： For the discrete networked control system under slotted-ALOHA scheduling protocol,a controller design method is proposed based on the spectrum condition number of eigenmatrix and pole assignment of the closed system. Considering both of the performances of control system and communication system,the minimization problem of the spectrum condition number of eigenmatrix for the closed system is looked as unconstrained optimization problem to realize the optimization of the controller and reduce the need of channel throughput by control system,which can simultaneously stabilize the control system and the low-throughput communication system,and finally realize the stabilization of the networked control system. The simulation results prove that the controller designed by the method is of good control performance and can guarantee the stability in the channel with low throughput.%针对时隙ALOHA随机调度下的离散网络控制系统,提出一种闭环系统特征矩阵谱条件数与极点配置相结合的控制器设计方法.为了同时考虑控制系统与通信系统性能,将闭环系统特征矩阵谱条件数的最小值问题转化为无约束最优化问题,进而实现控制器设计的优化,降低控制系统对信道吞吐率的要求,使得控制系统与较低吞吐率的通信系统同时稳定,从而实现网络控制系统的稳定.仿真结果表明,该方法设计的控制器具有良好的控制性能,能够在较低吞吐率的信道中稳定运行.

摘要： 时隙ALOHA需要使用控制算法以保证系统获得稳定吞吐量,而控制算法的关键是精确估计系统中的节点数.针对系统中的节点数在某时刻发生剧变时,传统的伪贝叶斯控制算法(pseudo Bayesian control algorithms,PBCA)存在调节时间较长的问题,提出分阶快速自适应伪贝叶斯控制算法(ranked fast adaptive PBCA,RFA-PBCA),首先设置一个门限值nth把信道的竞争情况分成高强度和低强度2种类型,再利用游程技术将信道分成空闲(冲突)和非空闲(非冲突)2种状态.当信道检测到c(c=6)个空闲时隙时,若估计节点数n大于nth,则节点将其传输数据概率增大为原先的2倍;同理,当信道检测c(c=6)个冲突时隙后,将其传输数据概率设为原先的1/2,其他情况下则采用PBCA进行调整.仿真结果表明,RFA-PBCA能够很好适应系统节点急剧变化的应用场景,其性能明显优于传统的PBCA.

摘要： 针对卫星时隙ALOHA系统中,由于接入往返时延过高而导致传统物理层网络编码碰撞重传机制效率不高的问题,提出一种基于随机网络编码的卫星时隙ALOHA碰撞重传策略.该策略在物理层网络编码的基础上引入随机网络编码,通过对源节点数据分组随机编码,接收节点采用运算编码线性组合的方法获得原始数据分组.设计了适合该策略的数据分组格式并对该策略进行建模分析,对系统吞吐率和时延进行了理论推导.仿真结果表明,与传统的物理层网络编码碰撞重传机制相比,该策略有效地减少了50％重传时隙数,并在用户数较小的情况下,具有较高的系统吞吐率.

摘要： 针对传统卫星时隙ALOHA系统由于高的数据冲突导致吞吐率低的问题,提出一种基于物理层网络编码的卫星时隙ALOHA策略.该策略通过引入物理层网络编码,使碰撞数据能以一定概率恢复.在此基础上定义了最佳的重传时隙数,让参与碰撞的用户在重传时隙以固定概率重发数据,在卫星收到所有重发数据后,就能完整恢复原始信息.同时对该策略进行了建模分析,并对系统吞吐率和平均发送等待时延进行理论推导.仿真结果表明,该策略能有效解决数据冲突,在带来一定发送等待时延的前提下,使系统吞吐率大大提高.

摘要： 本公开提供一种抗时隙删除的极化时隙ALOHA的发送与接收方法，发送方法是基于时隙删除信道的极化变换，即在发送时，用户端对发送的数据包，在构造的时间片子集上执行随机编码，所述时间片子集为时隙子集或时隙片子集。接着对随机编码后的数据包再执行极化编码；对应地，基站对接收到的数据进行连续干扰消除算法恢复数据包之前，先执行数据包级的极化码的串行抵消译码，尝试恢复被时隙删除信道删除掉的某些时隙内编码的数据包，以减弱时隙删除信道对随机ALOHA系统的影响，接着对译码后的数据执行连续干扰消除，获得用户端发送的数据包，以期达到提升时隙删除信道下的时隙系统吞吐率的目的。

摘要： 本发明公开了一种基于碰撞时隙独立识别的动态帧时隙Aloha算法，用于检测最佳帧长并为每个碰撞时隙设置独立的帧。本发明利用检测段来判断当前帧是否最优，降低了帧长设置不合适对性能的影响，提高了系统的识别效率和稳定性；对每个碰撞时隙设置独立的帧来识别，提高了整体的系统性能；对帧长的设置和判断都是基于最简单的数学运算，避免了传统防碰撞算法中的复杂数学运算对硬件平台较高的要求和依赖，极大的降低了系统复杂度，提高了算法的可实现性。

摘要： 本发明公开了一种基于帧的时隙ALOHA协议的射频识别系统防重放方法，主要包括电子产品码(EPC)序列提取和EPC序列搜索两个部分。所采用的技术方案为：在多标签的射频识别系统中，将一轮标签识别中所有标签的EPC读取顺序进行提取，得到的EPC序列被处理得到哈希EPC后存储在哈希树中。一旦在一次新的射频识别会话中提取的哈希EPC被发现已经存在于哈希树中，该次新的射频识别会话将被认为是重放攻击并拒绝该次新会话。与现有的射频系统的防重放方法相比，本发明无需特意设计随机噪音序列，直接使用基于帧的时隙ALOHA的协议自带的随机性来防御重放攻击，不会改变任何原始信号，不会因为外部环境变化对信号的扭曲而导致接收的反向散射信号无法解码，可以部署应用在任意多标签的射频识别系统中。

摘要： 本发明针对M2M业务特征，提出自适应的随机接入控制机制，通过对不同类型业务到达量进行预测，根据预测值动态分配接入资源，再针对不同业务采用不同的接入方式，并分别对各等级的业务进行自适应的接入控制。针对小数据业务和大数据业务共存的场景，对于时延不敏感且有效数据部分小于1000bits的小数据业务，精简接入信令，采用基于时隙Aloha的竞争接入方式；对于时延敏感型或有效数据部分大于1000bits的大数据业务则采用基于ACB的随机接入方式。本发明在满足高等级业务QoS要求的同时可以最大化系统总的吞吐量。

摘要： 本公开提供一种抗时隙删除的极化时隙ALOHA的发送与接收方法，发送方法是基于时隙删除信道的极化变换，即在发送时，用户端对发送的数据包，在构造的时间片子集上执行随机编码，所述时间片子集为时隙子集或时隙片子集。接着对随机编码后的数据包再执行极化编码；对应地，基站对接收到的数据进行连续干扰消除算法恢复数据包之前，先执行数据包级的极化码的串行抵消译码，尝试恢复被时隙删除信道删除掉的某些时隙内编码的数据包，以减弱时隙删除信道对随机ALOHA系统的影响，接着对译码后的数据执行连续干扰消除，获得用户端发送的数据包，以期达到提升时隙删除信道下的时隙系统吞吐率的目的。

摘要： 提供了用于在通信网络中的端点处确定传输时隙的方法。该方法包括在端点处接收具有接收下行链路强度的消息；基于所接收的消息中的信息来确定用于端点的上行链路强度；以及基于所确定的上行链路强度来分配用于来自端点的上行链路传输的时隙。提供了相关的端点和计算机程序产品。

摘要： 本发明公开了一种基于帧时隙分组的动态帧时隙ALOHA防碰撞方法，包括以下步骤，初始化读写器及其参数：成功时隙Ssuc、空闲时隙Sfree和碰撞时隙Scoll设置为0，初始化帧长N，时隙数计数器S＝N，帧分组G＝1；对一帧进行识别，且在每一时隙识别结束后判断时隙状态，当时隙数计数器S为0时，结束该帧的识别，否则返回进行时隙识别；根据成功时隙Ssuc、空闲时隙Sfree和碰撞时隙Scoll判断剩余标签n数量，若仍有标签未识别，进行调整和下一帧识别；判断G值，当G＝0时结束识别，否则返回识别过程。通过本发明可以实现降低算法复杂度、减少所用帧时隙数目和提高系统吞吐率的有益效果。

摘要： 本发明公开了一种基于碰撞时隙独立识别的动态帧时隙Aloha算法，用于检测最佳帧长并为每个碰撞时隙设置独立的帧。本发明利用检测段来判断当前帧是否最优，降低了帧长设置不合适对性能的影响，提高了系统的识别效率和稳定性；对每个碰撞时隙设置独立的帧来识别，提高了整体的系统性能；对帧长的设置和判断都是基于最简单的数学运算，避免了传统防碰撞算法中的复杂数学运算对硬件平台较高的要求和依赖，极大的降低了系统复杂度，提高了算法的可实现性。

摘要： 本发明提供一种无人集群组网测控的帧时隙Aloha接入方法，无人集群组网测控系统的终端开机，接收默认频点信号，设计时器t1后判断终端的状态进行广播，并向簇首节点发送帧时隙Aloha入网申请；簇首节点收到帧时隙Aloha入网申请后对终端进行合法认证并分配基本帧时隙；终端主动与被动退网时，无人集群组网测控系统进行动态管理。该方法在采用SC‑FDE物理层信号基础上，设计了链路层的帧要素，统一机载节点与地面节点时隙，得到了基于簇首节点链路状态的时隙Aloha入网申请方法，具有网络时延低等特点。

摘要： 本发明提出一种基于时隙Aloha和网络编码的无线随机接入与传输方法，包括：步骤一：编码调制与帧结构；步骤二：CRDSA的免授权随机发送：步骤三：接收机用户鉴定与信道估计；步骤四：接收机译码过程；步骤五：仿真验证与性能评估。运用本发明提出的方法，可以有效地提升承载率，减少信令开销并且降低等待延时，为巨连接IoT系统提供了一个具有竞争力的解决方案。通过LPNC系数向量的选择，每个时隙可正确计算出更多个线性组合，实现更高的承载率和更低的延时；通过广义{1}‑逆快速恢复用户消息的方法避免了传统SA方案中SIC的迭代过程，降低了运算的复杂度和译码延时。本发明可有效降低握手和冲突重传的延时，这在IoT和卫星互联网大尺度时空链路中具有较高的潜在应用价值。