【摘 要】
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在工业物联网（Industrial Internet of Things,IIo Ts）中,通常会安装各种无线传感器来感知环境或事件,同时安装一个或多个接收器来收集无线传感器感知到的信息,以供专业分析。对于许多工业应用,实时分析都是必须的,以确保工业环境下的应用效能和应用安全,例如石油天然气钻井中的测井应用。因此,提供延迟保障或者降低时延是工业应用环境下关注的焦点。在工业无线网络（Industri
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在工业物联网（Industrial Internet of Things,IIo Ts）中,通常会安装各种无线传感器来感知环境或事件,同时安装一个或多个接收器来收集无线传感器感知到的信息,以供专业分析。对于许多工业应用,实时分析都是必须的,以确保工业环境下的应用效能和应用安全,例如石油天然气钻井中的测井应用。因此,提供延迟保障或者降低时延是工业应用环境下关注的焦点。在工业无线网络（Industrial Wireless Networks,IWNs）中,集中式调度的用户接入策略被广泛研究。然而,集中式调度方式存在着网络资源消耗大、接入时延高的不利特性,因此自主的媒质访问接入（Media Access Control,MAC）对于IIo Ts应用至关重要,因为后者更易实现短接入时延。基于相继干扰消除（Successive Interference Cancellation,SIC）的k-SIC技术支持最多k路并行传输,因此,将SIC和自主接入协议有机地结合起来将有利于提高延迟性能。针对一个典型的基于非正交多址接入技术（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）的工业无线网络,利用IIo Ts存在的传输稀疏特性,本文提出一种基于压缩感知（Compressive Sensing,CS）的自主调度媒体接入方案。首先,待传输用户可以通过忙音信道中的压缩感知（Compressive Sensing in Busy Tone Channel,CSi BTC）方案来进行活跃用户检测和数据检测,具体地,论文针对两种不同的应用场景提出了CSi BTC的两种不同的构造方法;然后,通过给定网络中所有用户和基站的位置信息,待传输用户自主进行信道状态的估计和用户接入条件的判决,从而确定它是否有资格在不影响活跃用户传输的前提下启动其数据传输。该方案不仅是非集中式的自主接入,而且最大限度地利用了NOMA的并行接收能力,因此,相对于通用的MAC,可以同时提高实时性能和误码率性能。最后,探讨了在传输稀疏度未知情况下如何准确估计传输稀疏度值,从而为CSi BTC算法的实际应用奠定了技术基础。实验评估表明,基于压缩感知的非正交多址接入方案不仅可以提高接入成功率,而且能极大降低接入时延。
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