[發(fā)明專利]基于機(jī)器類型通信設(shè)備分組的半非授權(quán)隨機(jī)接入方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910366549.5
• 申請(qǐng)日: 2019-05-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110139249B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李穎;張涵碩;張昭基;韓會(huì)梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W4/70
• 分類號(hào): H04W4/70;H04W72/04;H04W72/08;H04W72/12;H04W74/08;H04B17/336
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 程曉霞;王品華

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于MTC設(shè)備分組的半Grant?Free隨機(jī)接入方法。旨在解決mMTC場(chǎng)景下，接入請(qǐng)求碰撞嚴(yán)重和在Grant?Free隨機(jī)接入方案中導(dǎo)頻過(guò)長(zhǎng)，接入資源利用率低及缺乏調(diào)度而導(dǎo)致的資源塊負(fù)載不均衡，傳輸資源利用率低的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)步驟：活躍MTC設(shè)備依分組方案在指定的資源塊上發(fā)送接入請(qǐng)求信息；基站進(jìn)行聯(lián)合設(shè)備檢測(cè)和信道估計(jì)，計(jì)算活躍MTC設(shè)備在接入資源塊上的接收SINR；基站執(zhí)行以最大化成功譯碼用戶數(shù)為目標(biāo)的接入調(diào)度，并將調(diào)度信息廣播至MTC設(shè)備；活躍MTC設(shè)備按照調(diào)度結(jié)果，在指定資源塊上傳輸數(shù)據(jù)；基站進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)及結(jié)果反饋。本發(fā)明有效地提升了mMTC系統(tǒng)的接入效率和傳輸可靠性，降低了MTC設(shè)備功率消耗和接入時(shí)延，并支持海量連接，適用于mMTC場(chǎng)景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及無(wú)線通信技術(shù)中的一種支撐海量設(shè)備的接入，具體是基于機(jī)器類型通信設(shè)備分組的半非授權(quán)隨機(jī)接入(Grouped Semi-Grant FreeRandom Access,GSGF-RA)方法，適用于海量機(jī)器類型通信場(chǎng)景(massive machine-typecommunication,mMTC)中。

背景技術(shù)

海量機(jī)器類型通信是3GPP定義的第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)(5G)三大應(yīng)用場(chǎng)景之一。mMTC場(chǎng)景未來(lái)主要的演進(jìn)方向包括連接密度、終端功率消耗和覆蓋增強(qiáng)，其中連接密度是mMTC最重要的設(shè)計(jì)增強(qiáng)目標(biāo)?，F(xiàn)行的LTE-A(Long Term Evolution Advanced)系統(tǒng)中，用戶的隨機(jī)接入過(guò)程一般包含四個(gè)步驟：

(1)用戶隨機(jī)選擇一個(gè)隨機(jī)接入前導(dǎo)碼(Random Access Preamble)，并通過(guò)物理隨機(jī)接入信道發(fā)送至基站；

(2)基站檢測(cè)前導(dǎo)碼信號(hào)，并通過(guò)物理下行共享數(shù)據(jù)信道為每個(gè)檢測(cè)到的前導(dǎo)碼信號(hào)發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)(Random Access Response,RAR)信息，該RAR信息包含檢測(cè)到的前導(dǎo)碼信號(hào)的識(shí)別碼和用于傳輸鏈接請(qǐng)求信息的上行資源塊(Resource Block,RB)等；

(3)用戶收到與所選擇的前導(dǎo)碼信號(hào)對(duì)應(yīng)的RAR信息后，使用RAR信息中指定的初始上行資源發(fā)送鏈接建立請(qǐng)求信息；

(4)若基站成功收到鏈接建立請(qǐng)求信息，則向用戶發(fā)送鏈接請(qǐng)求建立響應(yīng)信息。用戶收到該信息后，隨機(jī)接入過(guò)程結(jié)束。之后，用戶與基站需要經(jīng)過(guò)一系列的高層信令傳輸，才能開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)。

mMTC場(chǎng)景下，采用上述隨機(jī)接入過(guò)程，不可避免的會(huì)面臨三個(gè)挑戰(zhàn)性問(wèn)題：(1)相對(duì)MTC設(shè)備傳輸?shù)男?shù)據(jù)包而言，MTC設(shè)備與基站之間在隨機(jī)接入過(guò)程中交互傳輸?shù)念^信息(overhead)過(guò)多，會(huì)使數(shù)據(jù)傳輸效率低下；(2)MTC設(shè)備數(shù)量遠(yuǎn)多于系統(tǒng)可提供的資源數(shù)和前導(dǎo)碼數(shù)，它們之間的嚴(yán)重不匹配會(huì)導(dǎo)致隨機(jī)接入過(guò)程中的接入碰撞現(xiàn)象嚴(yán)重，從而使某些MTC設(shè)備不停嘗試接入請(qǐng)求，造成能耗增大，接入時(shí)延增加；(3)在5G框架下，系統(tǒng)可支持的接入容量限，尚未有明確的理論支撐。為了解決上述問(wèn)題，現(xiàn)有針對(duì)MTC通信的隨機(jī)接入方案根據(jù)隨機(jī)接入方式的不同分為以下兩大類：

一類是為簡(jiǎn)化握手協(xié)議、減少信令開(kāi)銷(overhead)、降低MTC設(shè)備的碰撞概率而提出的各類基于授權(quán)的隨機(jī)接入(Grant-Based Random Access)方案；另一類是省略與基站之間的握手過(guò)程，MTC設(shè)備直接在可用時(shí)頻資源塊上傳輸導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)，稱為非授權(quán)隨機(jī)接入(Grant-Free Random Access)方案。

Grant-Based隨機(jī)接入方案的共同特點(diǎn)是對(duì)LTE-A系統(tǒng)中用戶與基站間的四步握手協(xié)議進(jìn)行簡(jiǎn)化。Grant-Based隨機(jī)接入方案主要分為Grant-Based正交隨機(jī)接入方案和Grant-Based非正交隨機(jī)接入方案兩類。Grant-Based正交隨機(jī)接入方案不允許多個(gè)MTC設(shè)備使用相同的資源塊傳輸數(shù)據(jù)，即當(dāng)多個(gè)設(shè)備試圖在同一個(gè)時(shí)頻資源塊上使用相同的Preamble信號(hào)與基站建立連接時(shí)，基站會(huì)認(rèn)為發(fā)生碰撞。當(dāng)MTC設(shè)備密度很大時(shí)，這些方案會(huì)在一定程度上使得接入失敗概率變大，接入時(shí)延增加。因此，非正交隨機(jī)接入算法應(yīng)運(yùn)而生。