一种灵活帧结构编码时隙ALOHA数据传输方法及装置

摘要

本说明书一个或多个实施例提供一种灵活帧结构编码时隙ALOHA数据传输方法及装置，包括根据接收的周围接入节点的信号强度，确定目标接入节点以及到目标接入节点的距离，根据到目标接入节点的距离以及侦听的接入目标接入节点的用户端数量，估计接入目标接入节点的用户端数量，根据设置的时隙数量、用户端的数据量和接入目标接入节点的用户端数量，确定接入概率，按照接入概率发送数据。本实施例能够根据接入的用户端数量确定接入概率，灵活调整接入策略，提高资源利用率和通信性能，同时能够适用于无帧和有帧结构的通信系统。

权利要求

1.一种灵活帧结构编码时隙ALOHA数据传输方法，其特征在于，包括：根据接收的周围接入节点的信号强度，确定目标接入节点以及到所述目标接入节点的距离；

根据所述距离以及侦听的接入所述目标接入节点的用户端数量，按照预设的用户端分布规律，估计在所述目标接入节点的通信覆盖范围内接入所述目标接入节点的用户端总数量；

根据设置的时隙数量、用户端的数据量和所述用户端总数量，基于差分进化算法，确定接入概率，包括：构造时隙样本集合；

对所述时隙样本集合中的各时隙分布样本进行理论分析，得到对应的错误概率；

选取所述错误概率最小的时隙分布样本作为最优时隙分布样本；

在所述最优时隙分布样本基础上突变出预定数量的新时隙分布样本，构造包括新时隙分布样本的新时隙样本集合；

确定各新时隙分布样本的错误概率；

将最优时隙分布样本的错误概率与各新时隙分布样本的错误概率进行比较，若最优时隙分布样本的错误概率小于当前比较的新时隙分布样本的错误概率，将当前比较的新时隙分布样本替换为最优时隙分布样本，得到具有最优度分布的新时隙样本集合；

根据具有最优度分布的新时隙样本集合，确定最优的接入概率；

按照所述接入概率发送数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据接收的周围接入节点的信号强度，确定目标接入节点为：根据接收的周围接入节点的信号强度，确定信号强度最大的目标接入节点；

所述确定到所述目标接入节点的距离，包括：

计算所述目标接入节点的信号能量与其他接入节点的信号能量的信号能量比值；

根据所述信号能量比值，确定到所述目标接入节点的距离与到其他接入节点的距离的距离比值；

根据所述距离比值，计算到目标接入节点的距离。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照所述接入概率发送数据，包括：将待发送的原始数据划分为至少两个数据量相同的数据块；

利用纠错码对所有数据块进行编码，得到预编码分组；

将所述预编码分组按照所述接入概率发送到时隙中。

4.一种灵活帧结构编码时隙ALOHA数据传输装置，其特征在于，包括：距离确定模块，用于根据接收的周围接入节点的信号强度，确定目标接入节点以及到所述目标接入节点的距离；

估计模块，用于根据所述距离以及侦听的接入所述目标接入节点的用户端数量，按照预设的用户端分布规律，估计在所述目标接入节点的通信覆盖范围内接入所述目标接入节点的用户端总数量；

接入概率计算模块，用于根据设置的时隙数量、用户端的数据量和所述用户端总数量，基于差分进化算法确定出最优的接入概率，包括；

构造时隙样本集合；

对所述时隙样本集合中的各时隙分布样本进行理论分析，得到对应的错误概率；

选取所述错误概率最小的时隙分布样本作为最优时隙分布样本；

在所述最优时隙分布样本基础上突变出预定数量的新时隙分布样本，构造包括新时隙分布样本的新时隙样本集合；

确定各新时隙分布样本的错误概率；

将最优时隙分布样本的错误概率与各新时隙分布样本的错误概率进行比较，若最优时隙分布样本的错误概率小于当前比较的新时隙分布样本的错误概率，将当前比较的新时隙分布样本替换为最优时隙分布样本，得到具有最优度分布的新时隙样本集合；

发送模块，用于按照所述接入概率发送数据。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，

所述距离确定模块，用于根据接收的周围接入节点的信号强度，确定信号强度最大的目标接入节点；以及计算所述目标接入节点的信号能量与其他接入节点的信号能量的信号能量比值；根据所述信号能量比值，确定到所述目标接入节点的距离与到其他接入节点的距离的距离比值；根据所述距离比值，计算到目标接入节点的距离。

说明书

一种灵活帧结构编码时隙ALOHA数据传输方法及装置

技术领域

[0001] 本说明书一个或多个实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种灵活帧结构编码时隙ALOHA数据传输方法及装置。

背景技术

[0002] 多个用户端接入信道向同一接收端发送数据时，利用时隙ALOHA方案减少碰撞。一些时隙ALOHA方法适用于无帧结构的系统，用户端将待发送数据划分为多个数据块，各数据块按顺序发送，接收端成功恢复一个数据块后，用户端再发送下一个数据块；编码时隙ALOHA方法适用于固定帧结构的系统，在一帧内，用户端利用纠错码将各数据块编码为预编码分组，将预编码分组随机分配到一帧内的时隙中，接收端接收到完整的帧后进行连续干扰消除和译码，恢复数据。上述方法不能同时兼容无帧结构和固定帧结构的系统，且无法根据用户端的数量调整接入策略。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种灵活帧结构编码时隙ALOHA数据传输方法及装置，能够兼容无帧结构和固定帧结构系统的数据传输，且可根据用户端数量调整接入策略，提高系统性能和资源利用率。

[0004] 基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种灵活帧结构编码时隙ALOHA数据传输方法，包括：

[0005] 根据接收的周围接入节点的信号强度，确定目标接入节点以及到所述目标接入节点的距离；

[0006] 根据所述距离以及侦听的接入所述目标接入节点的用户端数量，估计在所述目标接入节点的通信覆盖范围内接入所述目标接入节点的用户端总数量；

[0007] 根据设置的时隙数量、用户端的数据量和所述用户端总数量，确定接入概率；

[0008] 按照所述接入概率发送数据。

[0009] 可选的，所述根据接收的周围接入节点的信号强度，确定目标接入节点为：根据接收的周围接入节点的信号强度，确定信号强度最大的目标接入节点；

[0010] 所述确定到所述目标接入节点的距离，包括：

[0011] 计算所述目标接入节点的信号能量与其他接入节点的信号能量的信号能量比值；

[0012] 根据所述信号能量比值，确定到所述目标接入节点的距离与到其他接入节点的距离的距离比值；

[0013] 根据所述距离比值，计算到目标接入节点的距离。

[0014] 可选的，估计在所述目标接入节点的通信覆盖范围内接入所述目标接入节点的用户端总数量，包括：

[0015] 根据在所述距离下可侦听的接入所述目标接入节点的用户端数量，按照预设的用户端分布规律，估计所述用户端总数量。

[0016] 可选的，所述根据设置的时隙数量、用户端的数据量和所述用户端总数量，确定接入概率为：根据所述时隙数量、用户端的数据量和所述用户端总数量，基于差分进化算法确定出最优的接入概率。

[0017] 可选的，基于差分进化算法确定出最优的接入概率，包括：

[0018] 构造时隙样本集合；

[0019] 对所述时隙样本集合中的各时隙分布样本进行理论分析，得到对应的错误概率；

[0020] 选取所述错误概率最小的时隙分布样本作为最优时隙分布样本；

[0021] 在所述最优时隙分布样本基础上突变出预定数量的新时隙分布样本，构造包括新时隙分布样本的新时隙样本集合；

[0022] 确定各新时隙分布样本的错误概率；

[0023] 将最优时隙分布样本的错误概率与各新时隙分布样本的错误概率进行比较，若最优时隙分布样本的错误概率小于当前比较的新时隙分布样本的错误概率，将当前比较的新时隙分布样本替换为最优时隙分布样本，得到具有最优度分布的新时隙样本集合；

[0024] 根据具有最优度分布的新时隙样本集合，确定最优的接入概率。

[0025] 可选的，按照所述接入概率发送数据，包括：

[0026] 将待发送的原始数据划分为至少两个数据量相同的数据块；

[0027] 利用纠错码对所有数据块进行编码，得到预编码分组；

[0028] 将所述预编码分组按照所述接入概率发送到时隙中。

[0029] 本说明书还提供一种灵活帧结构编码时隙ALOHA数据传输装置，包括：

[0030] 距离确定模块，用于根据接收的周围接入节点的信号强度，确定目标接入节点以及到所述目标接入节点的距离；

[0031] 估计模块，用于根据所述距离以及侦听的接入所述目标接入节点的用户端数量，估计在所述目标接入节点的通信覆盖范围内接入所述目标接入节点的用户端总数量；

[0032] 接入概率计算模块，用于根据设置的时隙数量、用户端的数据量和所述用户端总数量，确定接入概率；

[0033] 发送模块，用于按照所述接入概率发送数据。

[0034] 可选的，所述距离确定模块，用于根据接收的周围接入节点的信号强度，确定信号强度最大的目标接入节点；以及计算所述目标接入节点的信号能量与其他接入节点的信号能量的信号能量比值；根据所述信号能量比值，确定到所述目标接入节点的距离与到其他接入节点的距离的距离比值；根据所述距离比值，计算到目标接入节点的距离。

[0035] 可选的，所述估计模块，用于根据在所述距离下可侦听的接入所述目标接入节点的用户端数量，按照预设的用户端分布规律，估计所述用户端总数量。

[0036] 可选的，所述接入概率计算模块，用于根据所述时隙数量、用户端的数据量和所述用户端总数量，基于差分进化算法确定出最优的接入概率。

[0037] 从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的灵活帧结构编码时隙ALOHA数据传输方法及装置，根据接收的周围接入节点的信号强度，确定目标接入节点以及到目标接入节点的距离，根据到目标接入节点的距离以及侦听的接入目标接入节点的用户端数量，估计接入目标接入节点的用户端数量，根据时隙数量、用户端的数据量和接入目标接入节点的用户端数量，确定接入概率，按照接入概率发送数据。利用本实施例的方法，能够根据接入的用户端数量确定接入概率，灵活调整接入策略，提高资源利用率和通信性能，同时能够适用于无帧和有帧结构的通信系统。

附图说明

[0038] 为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0039] 图1为本说明书一个或多个实施例的方法流程示意图；

[0040] 图2为本说明书一个或多个实施例的用户端与接入节点的覆盖范围示意图；

[0041] 图3为本说明书一个或多个实施例的用户端与接入节点的位置示意图；

[0042] 图4为本说明书一个或多个实施例的用户端与接入节点的坐标系位置示意图；

[0043] 图5为本说明书一个或多个实施例的用户端与目标接入节点的覆盖范围示意图；

[0044] 图6为本说明书一个或多个实施例的确定接入概率的方法流程示意图；

[0045] 图7为本说明书一个或多个实施例的二部图结构示意图；

[0046] 图8为本说明书的方法与已有方法的性能结果示意图；

[0047] 图9为本说明书一个或多个实施例的装置结构示意图；

[0048] 图10为本说明书一个或多个实施例的电子设备结构示意图。

具体实施方式

[0049] 为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

[0050] 需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

[0051] 如背景技术部分所述，在无帧结构的时隙ALOHA通信系统中，多个用户端按照统一的时隙同时向一个接收端发送数据，假设每个用户端发送的数据量相同，用户端先将待发送的原始数据划分为多个数据量相同的数据块，在时隙中发送一个数据块，接收端正确恢复出当前发送的数据块后，通知用户端，用户端再发送下一个数据块，直至发送完所有数据块。在具有帧结构的编码时隙ALOHA通信系统(Coded slotted ALOHA，CSA)中，每一帧由若干时隙构成，用户端将原始数据划分为多个数据量相同的数据块，从编码集中随机选取一个纠错码，对多个数据块进行编码得到多个预编码分组，将各预编码分组随机分配到一帧内的时隙中，接收端接收到完整的帧后开始进行连续干扰消除，恢复为预编码分组，对预编码分组进行译码得到原始数据。

[0052] 申请人在实现本公开的过程中发现，目前的时隙ALOHA方法，适用于无帧结构或者有固定帧结构的系统中，而无法兼容无帧结构和固定帧结构的系统；而且，当用户端的数量增加或减少时，无法根据用户端数量灵活调整接入策略。

[0053] 有鉴于此，本说明书实施例提供一种灵活帧结构编码时隙ALOHA数据传输方法，能够兼容无帧结构和固定帧结构的通信系统，且可根据用户端的数量确定相应的接入策略，提高通信性能和资源利用率。

[0054] 以下，通过具体的实施例进一步详细说明本公开的技术方案。

[0055] 如图1所示，本说明书实施例提供一种灵活帧结构编码时隙ALOHA数据传输方法，包括：

[0056] S101：根据接收的周围接入节点的信号强度，确定目标接入节点以及到目标接入节点的距离；

[0057] 结合图3所示，本实施例中，在通信网络中部署若干接入节点，各接入节点具有各自的通信覆盖范围，相邻接入节点可能具有重叠的通信覆盖范围。用户端接收周围接入节点的广播信号，若各接入节点的信号发射功率相同，则用户端与接入节点的距离从远到近，用户端所接收的广播信号的信号强度由强到弱。由此，用户端接收周围各接入节点的广播信号，根据信号强度的强弱，选取信号强度最大的接入节点作为目标接入节点，用户端接入目标接入节点实现与接收端的通信。

[0058] 确定目标接入节点之后，进一步根据目标接入节点的信号强度以及其他接入节点的信号强度，确定出用户端到目标接入节点的距离。

[0059] 一些方式中，通信网络不限于蜂窝网络、自组织网络(ad‑hoc网络)等网络架构，在蜂窝网络中于不同的地理位置部署有作为接入节点的基站，位于蜂窝网络中的用户端可接入基站与接收端通信；在自组织网络中部署有作为接入节点的高层节点，位于自组织网络中的用户端接入高层节点与接收端通信。以上仅为示例性说明，通信网络的类型和通信原理不做限定和具体说明。

[0060] S102：根据到目标接入节点的距离以及侦听的接入目标接入节点的用户端数量，估计在目标接入节点的通信覆盖范围内接入目标接入节点的用户端总数量；

[0061] 如图2、5所示，本实施例中，利用载波侦听技术，用户端可侦听到接入目标接入节点的用户端以及用户端数量，根据用户端到目标接入节点的距离以及在该距离下可侦听的用户端数量，划分出用户端的侦听范围，用户端的侦听范围一般小于目标接入节点的通信覆盖范围。

[0062] 如果假设用户端按照预定分布规律分布，则根据用户端在该距离下可侦听的用户端数量，可估计出在目标接入节点的通信覆盖范围内，接入目标接入节点的用户端总数量。可选的，为便于分析计算，在通信覆盖范围内，用户端均匀分布；也可以是，按照时间段或地理标识物等参数，用户端呈特定的分布特点，例如，在高峰时间段，用户端分布密集，在低峰时间段，用户端分布稀疏，在特定建筑物区域，用户端分布密集，在其他区域，用户端分布稀疏等等；以上仅为示例性说明，用户端的具体分布规律不做具体限定。

[0063] S103：根据设置的时隙数量、用户端的数据量和用户端总数量，确定接入概率；

[0064] S104：按照接入概率发送数据。

[0065] 本实施例中，确定出接入目标接入节点的用户端总数量之后，根据设置的时隙数量(根据待发送数据设置所需占用的时隙数量)、用户端待发送数据的数据量以及估计出的接入目标接入节点的用户端总数量，基于差分进化算法确定出最优的接入概率，用户端按照确定出的接入概率发送数据。

[0066] 本实施例提供的灵活帧结构编码时隙ALOHA数据传输方法，包括根据接收的周围接入节点的信号强度，确定目标接入节点以及到目标接入节点的距离，根据到目标接入节点的距离以及侦听的接入目标接入节点的用户端数量，估计接入目标接入节点的用户端数量，根据时隙数量、用户端的数据量和接入目标接入节点的用户端数量，确定接入概率，按照接入概率发送数据。本实施例的数据传输方法，能够根据接入的用户端数量确定接入概率，灵活调整接入策略，提高资源利用率和通信性能，同时能够适用于无帧和有帧结构的通信系统。

[0067] 一些实施例中，根据接收的周围接入节点的信号强度，确定目标接入节点为：根据用户端接收的周围接入节点的信号强度，确定信号强度最大的目标接入节点；

[0068] 确定到目标接入节点的距离，包括：

[0069] 计算目标接入节点的信号能量与其他接入节点的信号能量的信号能量比值；

[0070] 根据信号能量比值，确定到目标接入节点的距离与到其他接入节点的距离的距离比值；

[0071] 根据距离比值，计算到目标接入节点的距离。

[0072] 如图3所示，根据通信网络中接入节点的部署特性，假设接入节点的部署位置呈正三角形，同一用户端在其周围接入节点的通信覆盖范围之内，用户端接入通信网络时，同时接收周围接入节点的广播信号，由于各接入节点距离用户端的距离不同，用户端所接收的各接入节点的信号强度不同，选取信号强度最大的接入节点作为目标接入节点，目标接入节点是距离用户端最近的接入节点。

[0073] 用户端获取目标接入节点的信号强度以及周围其他接入节点的信号能量之后，计算目标接入节点的信号能量与其他接入节点的信号能量的信号能量比值；根据信号能量比值，计算用户端到目标接入节点的距离与用户端到其他接入节点的距离的距离比值；根据距离比值，计算用户端到目标接入节点的距离。具体的：

[0074] 假设周围接入节点的数量为三个，且三个接入节点呈正三角形位置关系部署，用户端到三个接入节点的距离分别为d1、d2、d3，用户端接收三个接入节点的信号功率表示为：

[0075]

[0076] 其中，P表示三个接入节点具有相同的发射功率，hi(t)表示来自接入节点i的信号在t时刻的小尺度衰落，考虑小尺度衰落为瑞利模型，因此hi(t)服从指数分布。 为到接入节点i的距离，α是大尺度衰落指数。

[0077] 在接收的信号功率模型基础上统计累计的信号能量，表示为：

[0078]

[0079] 当统计信号时间T足够长时，可得到：

[0080] ∫Th1(t)dt＝∫Th2(t)dt＝∫Th3(t)dt   (3)

[0081] 进而得到目标接入节点(设为接入节点1)与其他接入节点之间的信号能量比值，表示为：

[0082]

[0083]

[0084] 根据(4)、(5)可分别确定用户端到目标接入节点的距离d1与用户端到其他接入节点之间的距离d2、d3的距离比值。

[0085] 如图4所示，基于在一个平面上，到两个定点距离的比值相同的所有点构成一个圆的原理，根据距离比值d1/d2，构造圆A，根据距离比值d1/d3，构造圆B，圆A与圆B的交点可确定为用户端的位置。

[0086] 基于用户端与周围接入节点之间的位置关系，以目标接入节点与其中一个接入节点所在连线为X轴，经过该连线的中点且垂直于X轴的直线为Y轴，建立XOY坐标系。令目标接入节点的坐标为(a,0)，则其中一个接入节点的坐标为(‑a,0)。

[0087] 令k1＝d1/d2,(k1≤1)，k2＝d1/d3,(k2≤1)，可得圆A的圆心坐标为：

[0088]

[0089] 圆A的半径为：

[0090]

[0091] 圆B的圆心坐标为：

[0092]

[0093] 圆B的半径为：

[0094]

[0095] 当d1＝d2＝d3时，用户端的坐标为：

[0096]

[0097] 当d1≠d2且d1＝d3时，用户端的坐标可以是：

[0098]

[0099]

[0100] 公式(11)、(12)所示点坐标，一个在三角形内部，一个在三角形外部，选取出位于三角形内部的坐标作为用户端的坐标。

[0101] 当d1＝d2且d1≠d3时，用户端的坐标可以是：

[0102]

[0103]

[0104] 同理，在公式(13)、(14)所示点坐标中，选取出位于三角形内部的坐标作为用户端的坐标。

[0105] 设：

[0106]

[0107]

[0108] 当d1≠d2、d1≠d3、d1,d2,d3≠0且x1≠x2时：

[0109] 1)若k≠0，k0≥0，用户端的坐标可以是：

[0110]

[0111]

[0112] 2)若k≠0，k0<0，用户端的坐标可以是：

[0113]

[0114]

[0115] 3)若k＝0，用户端的坐标可以是：

[0116]

[0117]

[0118] 当d1≠d2、d1≠d3、d1,d2,d3≠0且x2＝x1时，用户端的坐标可以是：

[0119]

[0120]

[0121] 其中：

[0122]

[0123]

[0124]

[0125]

[0126] l3＝l2|k0|   (29)

[0127] 上述公式(17)与(18)、(19)与(20)、(21)与(22)、(23)与(24)两组坐标中，均选取出位于三角形内部的坐标为用户端的坐标。

[0128] 通过上述计算过程可得到用户端的坐标，根据用户端的坐标与目标接入节点的坐标，确定用户端到目标接入节点的距离d1。用户端位于距离目标接入节点d1的位置(即，在用户端的侦听范围内)可以通过载波侦听检测到接入目标接入节点的用户端的数量，假设通信网络中的用户端均匀分布，可通过用户端侦听范围内的用户端数量，估计出目标接入节点覆盖范围内的用户端数量。即，已知用户端的侦听范围、目标接入节点的覆盖范围和用户端侦听范围内接入目标接入节点的用户数量，可估计出目标接入节点的覆盖范围内接入目标接入节点的用户数量。

[0129] 本实施例中，考虑到接收端接收数据后，先对数据进行连续干扰消除(successive interference cancellation，SIC)，恢复出预编码分组，然后对预编码分组进行译码，得到原始数据。由于接入概率直接影响连续干扰消除的性能，因此，以接入概率为优化目标，用户端基于差分进化算法选取最优的接入概率，利用最优的接入概率发送数据，以获得最优的通信性能。

[0130] 如图7所示，基于Raptor码的时隙ALOHA通信系统可以用二部图表示，因此可以使用密度进化理论(density evolution)分析预编码分组的性能。

[0131] 首先根据接入策略确定时隙和预编码分组的度分布。时隙的度可以视为M个伯努利随机变量的和，每个伯努利随机变量以接入概率paccess取1，以概率1‑paccess取0，得到时隙的度分布为：

[0132]

[0133] 其中，DB表示伯努利随机变量的概率质量函数(probability mass function)，表示标准卷积， 表示DB自我卷积M次。

[0134] 之后，根据时隙的度分布得到预编码分组的度分布。由于每个用户端尽可能使预编码分组发送的次数相同，因此，每个预编码分组趋近于有相同的度，依据二部图中从两种节点发出的边相同的原则，可求出预编码分组的平均度为：

[0135]

[0136] 其中，DS(x)表示时隙的度分布多项式，x是多项式的底数，DS'(1)为度分布多项式取导数并令x＝1，N为时隙数，K是数据块的数量。

[0137] 进而，预编码分组的度分布表示为：

[0138]

[0139] 其中 分别表示向下取整和向上取整。

[0140] 定义时隙的边度分布(degree distribution from the edge perspective)dS(x)，预编码分组的边度分布dP(x)，表示为：

[0141]

[0142]

[0143] 其中，DP(x)表示预编码分组的度分布多项式，x是多项式的底数。

[0144] 考虑时隙经过一个删除信道，删除概率为ò，通过密度进化理论分析，得到预编码分组的错误概率为：

[0145] xl＝dP(1‑(1‑ò)dS(1‑xl‑1))   (35)

[0146] 其中，xl表示第l次迭代后，预编码分组的错误概率，表示从预编码分组发出无效信息的概率，近似为预编码分组不能译出的概率。

[0147] 基于上述分析，选取错误概率最小的最优时隙度分布 根据公式(30)，对最优时隙度分布 解卷积，得到最优的接入概率。

[0148] 如图6所示，根据时隙数量、用户端的数据量和用户端总数量，基于差分进化算法确定出最优的接入概率，包括：

[0149] S601：构造时隙样本集合；

[0150] S602：对时隙样本集合中的各时隙分布样本进行理论分析，得到对应的错误概率；

[0151] S603：选取错误概率最小的时隙分布样本作为最优时隙分布样本；

[0152] S604：在最优时隙分布样本基础上突变出预定数量的新时隙分布样本，构造包括新时隙分布样本的新时隙样本集合；

[0153] S605：确定各新时隙分布样本的错误概率；

[0154] S606：将最优时隙分布样本的错误概率与各新时隙分布样本的错误概率进行比较，若最优时隙分布样本的错误概率小于当前比较的新时隙分布样本的错误概率，将当前比较的新时隙分布样本替换为最优时隙分布样本，得到具有最优度分布的新时隙样本集合；

[0155] S607：根据具有最优度分布的新时隙样本集合，确定最优的接入概率。

[0156] 本实施例中，基于差分进化算法确定最优的接入概率。具体的，首先构造包括可行的时隙分布样本的时隙样本集合。随机选取一些可行的时隙分布样本，以这些时隙分布样本为初始点，利用Queen’s move方法随机游走，当游走时间足够长时，认为得到了近似完整的时隙度分布空间，从时隙度分布空间中选取出预定数量的时隙分布样本，构成时隙样本集合。之后，按照公式(35)，对时隙样本集合中的时隙分布样本进行理论分析，得到每个时隙分布样本对应的错误概率，确定所有时隙分布样本的错误概率之后，从中选取出错误概率最小的时隙分布样本作为最优时隙分布样本。基于最优时隙分布样本，突变出预定数量的新时隙分布样本，由新时隙分布样本构成新时隙样本集合，按照公式(35)对新时隙样本集合中的每个新时隙分布样本进行理论分析，得到每个新时隙分布样本对应的错误概率；将最优时隙分布样本的错误概率与每个新时隙分布样本的错误概率进行对比，如果最优时隙分布样本的错误概率小于当前比较的新时隙分布样本的错误概率，将当前比较的新时隙分布样本替换为最优时隙分布样本，按照上述过程，所有新时隙分布样本处理之后，得到具有最优度分布的新时隙样本集合。基于具有最优度分布的新时隙样本集合，根据公式(30)的逆运算进行解卷积，得到最优的接入概率。

[0157] 一些实施例中，按照接入概率发送数据，包括：

[0158] 将待发送的原始数据划分为至少两个数据量相同的数据块；

[0159] 利用纠错码对所有数据块进行编码，得到预编码分组；

[0160] 将预编码分组按照最优的接入概率发送到时隙中。

[0161] 结合图7所示，在二部图表示的时隙ALOHA通信系统中，假设用户端1至M发送等数据量的原始数据，每个用户端将原始数据均分为K个数据块，利用纠错码(例如奇偶校验码)将K个数据块编码为P个预编码分组，之后，将P个预编码分组按照确定出的最优的接入概率发送到时隙上，每个用户端尽可能使每个预编码分组发送的次数相同，即预编码分组的度相同。本实施例中，利用确定出的最优的接入概率发送数据，既可适用于无帧结构的系统也可以适用于具有固定帧结构的系统，而且，最优的接入概率基于接入目标接入节点的用户端数量确定，以最优的接入概率发送数据，能够充分利用系统资源，提高通信性能。

[0162] 以下通过实验数据对本说明书的方法进行验证说明。

[0163] 对于接入概率，设置用户端数量M＝3，划分数据块的数量K＝100，预编码分组P＝110，时隙数量N＝1000，按照上述方法可确定接入概率paccess＝0.9；其他条件不变，设置N＝
800，可确定接入概率paccess＝0.8715；设置N＝1500，可确定paccess＝0.93。由此可得出，接入概率对时隙数量的影响不敏感，本实施例的方法能够适用于具有固定帧结构的系统、具有可变帧结构的系统以及无帧结构的系统，具有良好的适用性。

[0164] 结合图8所示，将本说明书的方法与现有的时隙ALOHA方法进行比较，设置用户端数量为20，数据块数量为40，预编码分组数量为50，实验表明，在用户端数量中等(数量级为10^1)的场景中，本说明书的方法采用最优的接入概率发送数据，较现有方法在误码性能上具有显著提高。

[0165] 需要说明的是，本说明书一个或多个实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本说明书一个或多个实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。

[0166] 需要说明的是，上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

[0167] 如图9所示，本说明书还提供一种灵活帧结构编码时隙ALOHA数据传输装置，包括：

[0168] 距离确定模块，用于根据接收的周围接入节点的信号强度，确定目标接入节点以及到目标接入节点的距离；

[0169] 估计模块，用于根据距离以及侦听的接入目标接入节点的用户端数量，估计在目标接入节点的通信覆盖范围内接入目标接入节点的用户端总数量；

[0170] 接入概率计算模块，用于根据设置的时隙数量、用户端的数据量和用户端总数量，确定接入概率；

[0171] 发送模块，用于按照接入概率发送数据。

[0172] 为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

[0173] 上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

[0174] 图10示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。

[0175] 处理器1010可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。

[0176] 存储器1020可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。

[0177] 输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。

[0178] 通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。

[0179] 总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。

[0180] 需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。

[0181] 上述实施例的电子设备用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

[0182] 本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD‑ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

[0183] 所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

[0184] 另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

[0185] 尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

[0186] 本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。