[發(fā)明專利]一種多小區(qū)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的非授權隨機接入方法

有效

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• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113423146B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)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(fā)明揭示了一種多小區(qū)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)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(qū)選擇不同組別導頻、實現(xiàn)導頻正交；S2、以最大化每個小區(qū)的平均頻譜效率為目標，計算最優(yōu)導頻長度和用戶隨機接入退避概率；S3、每個用戶根據(jù)基站廣播的退避參數(shù)進行隨機延遲激活，激活用戶從本小區(qū)的導頻池中隨機選擇導頻發(fā)送給基站；S4、基站利用信號強度差異對跨小區(qū)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(fā)起接入。本發(fā)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(tǒng)整體的頻譜效率，方法具有較強的現(xiàn)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(fā)明涉及一種多小區(qū)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)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(fā)展，越來越多的業(yè)內研究者開始嘗試構建可行的未來無線通信系統(tǒng)架構。考慮到未來的無線通信系統(tǒng)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(shù)量巨大、短報文和短延遲等特點，因此傳統(tǒng)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(shù)據(jù)傳輸?shù)交镜姆鞘跈嚯S機接入開始受到業(yè)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(fā)送多個信號的大規(guī)模MIMO也被視為機器類通信的關鍵支撐技術。大規(guī)模MIMO技術會在基站配置數(shù)十甚至數(shù)百根天線，可令系統(tǒng)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(xiàn)階段的非授權隨機接入方法大多是面向單小區(qū)的，對多小區(qū)系統(tǒng)涉及較少。多小區(qū)大規(guī)模MIMO因涉及導頻污染等問題，優(yōu)化其隨機接入方法顯得尤為重要。在多小區(qū)系統(tǒng)中，跨小區(qū)用戶的距離往往較遠，至其中一個小區(qū)基站的接收信號強度差異較大，因此跨小區(qū)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(qū)系統(tǒng)隨機接入具有跟單小區(qū)不同的策略。另外，在用戶數(shù)量龐大的機器類通信場景下，可引入退避機制來優(yōu)化系統(tǒng)性能。引入基站廣播退避因子后，用戶根據(jù)此參數(shù)隨機產生退避時間延遲激活，且通過優(yōu)化退避因子，可使系統(tǒng)頻譜利用率到達最優(yōu)。

綜上可知，如果能夠將非授權隨機接入技術應用在多小區(qū)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)上，并對其進行優(yōu)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(fā)明內容

鑒于現(xiàn)有技術存在上述缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種多小區(qū)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的非授權隨機接入方法，具體如下。

一種多小區(qū)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)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(qū)選擇不同組別導頻、實現(xiàn)導頻正交；

S2、依據(jù)導頻復用因子、小區(qū)用戶數(shù)及基站天線，以最大化每個小區(qū)的平均頻譜效率為目標，計算最優(yōu)導頻長度和用戶隨機接入退避概率；

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

S4、基站利用信號強度差異對跨小區(qū)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(fā)起接入。

優(yōu)選地，S1具體包括如下步驟：

S11、設有L個小區(qū)，每個小區(qū)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(shù)為τ/α，其中α為導頻復用因子；

S13、令相鄰的α個小區(qū)選擇不同組別導頻，使其實現(xiàn)導頻正交。

優(yōu)選地，S2具體包括如下步驟：