[發明專利]一種多小區大規模MIMO系統中的非授權隨機接入方法

有效

• 申請號: 202110684359.5
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113423146B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 張琦;方瑩瑩;張軍
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W74/08
• 分類號: H04W74/08;H04L5/00;H04B7/0413
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

1.一種多小區大規模MIMO系統中的非授權隨機接入方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、利用頻率復用模式建立導頻復用機制，使相鄰的小區選擇不同組別導頻、實現導頻正交，包括如下步驟：

S11、設有L個小區，每個小區有N個用戶，導頻總長度為τ，正交導頻共τ個；

S12、將導頻分為α組、則每組的正交導頻個數為τ/α，其中α為導頻復用因子；

S13、令相鄰的α個小區選擇不同組別導頻，使其實現導頻正交；

S2、依據導頻復用因子、小區用戶數、基站天線及每個小區內非沖突用戶的平均個數，計算出每個小區的平均頻譜效率，然后以最大化每個小區的平均頻譜效率為目標，利用迭代優化算法計算出最優導頻長度和用戶隨機接入退避概率，具體包括如下步驟：

S21、將兩個選擇相同導頻序列的用戶定義為沖突用戶，則每個小區內非沖突用戶的平均個數為

其中，n為激活用戶數目，p_b為用戶退避概率；

S22、在每個小區內部進行功率控制，功率控制因子表示為

λ＝P_niβ_lni，

其中，P_ni為第i個小區第n個用戶的發射功率，β_lni為第l個基站與第i個小區第n個用戶之間的大尺度衰落系數，隨后利用每個小區內非沖突用戶的平均個數，計算出第i個小區的平均頻譜效率為

其中，T為信道想干時間長度，M為基站天線數，T為信道相干時間，為與第i個小區使用相同導頻的小區、即為i小區的同導頻小區，z_li為第i個小區的某用戶到第l個基站的大尺度衰落平均值，即z_li＝E{β_lni}，ζ_li為第i個小區的某用戶到第l個基站的大尺度衰落平方平均值，即/其中E為期望算子，P為所有用戶的平均發射功率；

S23、以最大化每個小區平均頻譜效率S_i為目標，使用迭代優化算法求解優化問題、得到系統所需的最優導頻長度和用戶隨機接入退避概率；

s.t.1≤τT

0p_b≤1

其中，τ^max為最優導頻長度，為最優用戶隨機接入退避概率，p_b為用戶隨機接入退避概率；

S3、每個用戶根據基站廣播的退避參數進行隨機延遲激活，激活用戶從本小區的導頻池中隨機選擇導頻發送給基站；

S4、基站利用信號強度差異對跨小區沖突用戶進行識別，對于未識別的用戶則判定其接入失敗、等待下一個時隙重新發起接入。

2.根據權利要求1所述的一種多小區大規模MIMO系統中的非授權隨機接入方法，其特征在于，S23具體包括如下步驟：

S231、令初始導頻長度τ₀＝1，初始退避概率最大誤差ε0，迭代變量k＝0；

S232、將τ₀代入平均頻譜效率的計算公式中，得到S_i(τ₀)、令C＝S_i(τ₀)；

S233、取C的二階泰勒展開式，其頂點橫坐標其中，a為泰勒展開二次項系數，b為泰勒展開一次項系數，即

其中，為第k次迭代的用戶退避概率；若0Q1，則/若Q0，則若Q1，則/其中/表示第k+1次迭代的用戶退避概率；

S234、令k＝k+1，重復S233，直至

S235、將和τ₀代入平均頻譜效率的計算公式中，得到/若則/τ^max＝τ₀，/

S236、令τ₀＝τ₀+1，重復S233～S235，直至τ₀T-1；

S237、最終得到最優用戶隨機接入退避概率以及最優導頻長度τ^max。/