[發明專利]一種基于大規模MIMO的隨機接入方法

有效

• 申請號: 202010003901.1
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111182649B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 吳哲夫;陳明達;黃巍;王中友
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H04W74/08
• 分類號: H04W74/08;H04B7/0413
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種基于大規模MIMO的隨機接入方法，包括如下步驟：1.用戶選擇隨機接入塊并向基站發送隨機接入請求；2.基站端估計給定一個時域資源內的用戶數，并估計每一個用戶的定時偏移和頻域碼識別；3.使用得到的參數進行信道相應估計；4.判斷用戶是否需要重傳，記錄重傳的用戶，重傳用戶重新發起隨機接入請求；5.進行第二次信道相應估計，記錄成功請求的用戶數；6.隨機接入結束。本發明在考慮頻率誤差和時間誤差的情況下，在一定程度上改善了現有方法在估計用戶數方面受到頻域資源數N的限制的問題，在估計用戶的時間誤差和信道信息方面也有了很大的改善。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，更進一步涉及無線通信技術中的一種基于大規模MIMO的隨機接入方法。在考慮頻率誤差和時間誤差的情況下，在一定程度上改善了現有方法在估計用戶數方面受到頻域資源數N的限制的問題，在估計用戶的時間誤差和信道信息方面也有了很大的改善。

背景技術

多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技術是指在發送端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線，充分利用空間資源，在不增加頻譜資源和天線發射功率的情況下提高系統的信道容量。大規模MIMO技術是基于MIMO技術的改進，通過在集站配置幾十甚至幾百根天線獲得優于MIMO技術的性能。在針對H2H(Human To Human)用戶的大規模MIMO系統中，可以為每一個用戶分配專用的導頻，導頻的正交性可以使集站準確的估計出用戶到基站的信道信息。但是在M2M(Machine To Machine)場景下，用戶數遠遠多于H2H場景的用戶數，會存在有多個用戶同時選擇相同導頻的情況，從而造成導頻污染，此時采用傳統的導頻分配方法進行信道估計的方法將不再適用。

采用導頻隨機接入的方法可以在一定程度改善導頻污染的問題。但是現有的隨機接入方案，大多考慮的是完美的頻域和時間同步網絡，使得隨機接入的導頻序列的正交性在集站處得以保留。在隨機接入期間，在初始的下行鏈路同步過程中的多普勒頻移和估計錯誤會導致產生頻率誤差，小區內用戶的位置的不同也會導致產生時間誤差。在存在頻率誤差和時間誤差的情況下，在相鄰的子載波和連續的OFDM符號上發送的隨機接入導頻在集站處將不再具有正交性。結果會導致隨機接入方案的性能會有顯著的惡化。

考慮到頻率和時間誤差，Luca Sanguinetti等人在“Random Access in MassiveMIMO by Exploiting Timing Offsets and Excess Antennas”中提出了一種新的隨機接入方案，其主要步驟為：首先，對于想要進入的激活用戶選擇一對隨機接入碼發送給基站；然后基站處使用MDL算法估計每個時域資源的用戶數量，并估計用戶定時偏移，計算信道估計；使用SUCR協議判斷用戶是否需要重傳；最后使用信道估計來區分兩個具有相近時間偏移的用戶。但是其中使用的用戶數估計方法，極大程度上收到了頻域資源數的限制，一旦選擇同一時域資源的用戶大于頻域資源數，其估計的用戶數、時間偏移和信道信息都會有很大的偏差，重新發送導頻的用戶數也會減少。

發明內容

為了克服現有方法的不足，本發明提出了一種基于大規模MIMO的隨機接入方法，在考慮頻率誤差和時間誤差的情況下，在一定程度上改善了現有方法在估計用戶數方面受到頻域資源數N的限制的問題，在估計用戶的時間誤差和信道信息方面也有了很大的改善。

為了實現上述的目標，本發明采用的技術方案為：

一種基于大規模MIMO的隨機接入方法，包括以下步驟：