[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

本發明揭示了一種多小區大規模MIMO系統中的非授權隨機接入方法，包括：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；S2、以最大化每個小區的平均頻譜效率為目標，計算最優導頻長度和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。本發明能夠顯著改善海量用戶場景中用戶的接入效率，大幅提升系統整體的頻譜效率，方法具有較強的現實可行性，能夠切實地應用于實際的通信場景中。

技術領域

本發明涉及一種多小區大規模MIMO系統中的非授權隨機接入方法，屬于無線通信技術領域。

背景技術

近年來，隨著無線通信技術的飛速發展，越來越多的業內研究者開始嘗試構建可行的未來無線通信系統架構。考慮到未來的無線通信系統內會存在大量的機器類通信，而這種機器類通信通常又具有終端數量巨大、短報文和短延遲等特點，因此傳統的基于授權的隨機接入方案受限于其信令開銷大、消息傳輸延遲高等特性而不在適用。鑒于此，允許終端直接將其導頻和上行數據傳輸到基站的非授權隨機接入開始受到業界的廣泛關注，非授權隨機接入技術的延遲小、信令開銷低，能夠充分滿足機器類通信綠色、高效的通信需求。

與此同時，能夠支持大量用戶同時發送多個信號的大規模MIMO也被視為機器類通信的關鍵支撐技術。大規模MIMO技術會在基站配置數十甚至數百根天線，可令系統容量大幅度提升，加之其所具有的高魯棒性和低能耗等特性，也使其成為了第五代移動通信(5G)的核心技術之一。

現階段的非授權隨機接入方法大多是面向單小區的，對多小區系統涉及較少。多小區大規模MIMO因涉及導頻污染等問題，優化其隨機接入方法顯得尤為重要。在多小區系統中，跨小區用戶的距離往往較遠，至其中一個小區基站的接收信號強度差異較大，因此跨小區沖突用戶可利用其信號強度差異進行識別。由此可知，多小區系統隨機接入具有跟單小區不同的策略。另外，在用戶數量龐大的機器類通信場景下，可引入退避機制來優化系統性能。引入基站廣播退避因子后，用戶根據此參數隨機產生退避時間延遲激活，且通過優化退避因子，可使系統頻譜利用率到達最優。

綜上可知，如果能夠將非授權隨機接入技術應用在多小區大規模MIMO系統上，并對其進行優化設計，那么必將對未來移動通信網絡實際運行具有重要的參考價值。

發明內容

鑒于現有技術存在上述缺陷，本發明的目的是提出一種多小區大規模MIMO系統中的非授權隨機接入方法，具體如下。

一種多小區大規模MIMO系統中的非授權隨機接入方法，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；

S2、依據導頻復用因子、小區用戶數及基站天線，以最大化每個小區的平均頻譜效率為目標，計算最優導頻長度和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。

優選地，S1具體包括如下步驟：

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。

優選地，S2具體包括如下步驟：