[發(fā)明專利]基于時(shí)間提前值和分組的正交與非正交相結(jié)合的隨機(jī)接入方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110392918.5
• 申請(qǐng)日: 2021-04-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113301662B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳哲夫;黃楚楚;楊鑫源;趙濤;黃巍;王中友
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W74/08
• 分類號(hào): H04W74/08;H04W74/00;H04W4/70
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

1.一種基于時(shí)間提前值和分組的正交與非正交相結(jié)合的隨機(jī)接入方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟1：基站把一個(gè)蜂窩網(wǎng)絡(luò)分成若干個(gè)環(huán)，基站處于網(wǎng)絡(luò)中央，N個(gè)MTC設(shè)備均勻分布在網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)環(huán)中設(shè)備的時(shí)間提前值TA相同，假設(shè)第i個(gè)環(huán)為S_i,環(huán)中所有設(shè)備的TA值均為TA_i；

步驟2：每個(gè)MTC設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)前，先進(jìn)行接入等級(jí)限制ACB檢測(cè)，隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)0-1之間的數(shù)值p，與ACB因子b比較，若pb，則為第一類設(shè)備，否則為第二類設(shè)備，將m個(gè)前導(dǎo)碼分為普通前導(dǎo)碼和特殊前導(dǎo)碼，其中普通前導(dǎo)碼有m-1個(gè)，特殊前導(dǎo)碼有1個(gè)，第一類設(shè)備隨機(jī)選擇1個(gè)普通前導(dǎo)碼，第二類設(shè)備選擇特殊前導(dǎo)碼并在上行信道上傳輸；

步驟3：基站收到設(shè)備傳輸?shù)那皩?dǎo)碼后，根據(jù)時(shí)延計(jì)算各設(shè)備的TA值并判斷其位于哪個(gè)環(huán)中；通過(guò)計(jì)算收到的信號(hào)Y與第j個(gè)前導(dǎo)碼的自相關(guān)函數(shù)，基站得知S_i環(huán)中選擇前導(dǎo)碼j的設(shè)備數(shù)n(i,j)，其中i＝1,2,...,h,j＝1,2,...,m，當(dāng)n(i,j)＝1,TA＝TA_i并包含在隨機(jī)接入響應(yīng)消息RAR中，基站通過(guò)物理下行信道PDSCH傳輸RAR，若多個(gè)處于同一環(huán)中的設(shè)備選擇同一前導(dǎo)碼，則基站無(wú)法識(shí)別，不發(fā)送RAR消息給這些設(shè)備；

步驟4：基站將成功被識(shí)別的第一類設(shè)備分組，每組I個(gè)設(shè)備，稱為非正交隨機(jī)接入NORA組，每組中所有設(shè)備的隨機(jī)接入響應(yīng)消息合成一個(gè)非正交隨機(jī)接入響應(yīng)消息，其包含一條上行共享物理信道PUSCH的資源，組中設(shè)備各自選擇的I個(gè)前導(dǎo)碼ID，I個(gè)退避指示器BI和I個(gè)TA值，分配給第一類設(shè)備的上行共享物理信道的數(shù)量和組數(shù)相同，未被分配的上行共享物理信道可由第二類設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)接入；

步驟5：每個(gè)設(shè)備根據(jù)RAR消息中的TA值調(diào)整上行時(shí)間以保證數(shù)據(jù)在設(shè)定時(shí)間內(nèi)到達(dá)基站，應(yīng)用功率退避方案，使得在同一資源上傳輸數(shù)據(jù)的設(shè)備傳輸功率不同，以便在步驟6中能夠成功解碼，同一組中的第一類設(shè)備在同一PUSCH信道上傳輸連接請(qǐng)求信息Msg3；第二類設(shè)備在經(jīng)歷第二次接入等級(jí)限制SACB檢測(cè)后，成功通過(guò)SACB的設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)未被分配的PUSCH信道，只有選擇一信道的設(shè)備數(shù)為1時(shí)，該設(shè)備才能成功傳輸Msg3消息而不碰撞；

步驟6：基站用連續(xù)干擾消除SIC來(lái)解碼在同一資源塊上以不同功率傳輸?shù)耐唤M設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，若基站能成功解碼，它會(huì)發(fā)送沖突解決信息CR給發(fā)送此數(shù)據(jù)的設(shè)備，若設(shè)備在CR時(shí)間窗結(jié)束之前收到?jīng)_突解決信息，則此次接入成功；否則，它將在隨機(jī)退避后重傳；

步驟7：存儲(chǔ)步驟5和步驟6所得結(jié)果，系統(tǒng)成功接入的吞吐量E[N_S]表示為

其中表示成功傳輸前導(dǎo)碼的第一類設(shè)備數(shù)，表示第一類設(shè)備的分組數(shù)，表示成功傳輸Msg3的第一類設(shè)備數(shù)，N(1-b)是第二類設(shè)備的數(shù)量，表示未分配給第一類設(shè)備的PUSCH數(shù)量，即被第二類設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)的PUSCH數(shù)，表示通過(guò)SACB檢測(cè)并成功傳輸Msg3的第二類設(shè)備數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)間提前值和分組的正交與非正交相結(jié)合的隨機(jī)接入方法，其特征在于，所述步驟3中，收到的信號(hào)Y在頻域上的表達(dá)式：

其中ρ_i,j表示S_i環(huán)中的設(shè)備選擇并傳輸?shù)那皩?dǎo)碼j，Z是加性高斯白噪聲，若收到的信號(hào)Y和前導(dǎo)碼j的互相關(guān)函數(shù)大于互相關(guān)的門限值，即

則表明此環(huán)中有一設(shè)備選擇了前導(dǎo)碼j，然后n(i,j)＝n(i,j)+1，Y＝Y(jié)-ρ_i,j，移除已被檢測(cè)的信號(hào)，只有當(dāng)n(i,j)＝1時(shí)，表示S_i環(huán)中只有一設(shè)備選擇前導(dǎo)碼j,基站才能成功識(shí)別此設(shè)備。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于時(shí)間提前值和分組的正交與非正交相結(jié)合的隨機(jī)接入方法，其特征在于，所述步驟5中，應(yīng)用功率退避方案，一個(gè)NORA組中第i個(gè)設(shè)備的傳輸功率如下：

P_t,i＝P_R-(i-1)ρ+10lg(M)+αPL_i

P_R表示一個(gè)NORA組中第一個(gè)設(shè)備的目標(biāo)到達(dá)功率，ρ為功率退避因子，M是分配給一個(gè)PUSCH信道的資源塊RB數(shù)量,PL_i是第i個(gè)設(shè)備的下行路徑損耗，α是路徑損耗衰減系數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于時(shí)間提前值和分組的正交與非正交相結(jié)合的隨機(jī)接入方法，其特征在于，所述步驟6中，需要明確一個(gè)NORA組中成功解碼的設(shè)備數(shù)T_PA(I,q)，其計(jì)算如下:

其中，I表示選擇同一資源塊的設(shè)備總數(shù)，q為功率退避因子，Q_i(I,q)表示在前i-1個(gè)設(shè)備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被成功解碼的情況下，第i個(gè)MTC設(shè)備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息能夠成功被解碼的概率。