[發明專利]一種基于前導序列分組最優功率的空中基站隨機接入方法

有效

• 申請號: 202110693563.3
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113395756B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 江明;方樹正;趙磊
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H04W52/14
• 分類號: H04W52/14;H04W52/24;H04W72/542;H04W74/08;H04B7/0413
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉俊

本發明提出一種基于前導序列分組最優功率的空中基站隨機接入方法，包括：S1：構建UAV輔助IoT系統模型，包括BS和若干個與BS建立通信的UE；S2：采用兩步隨機接入技術，完成BS與UE之間前導序列的基本傳輸；S3：在基本傳輸的基礎上，構建結合SIC的基于PG的分布式隨機接入模型，實現系統模型的初始化、傳輸和接收；S4：對系統模型內UE的ASINR進行計算推導；S5：基于步驟S4的推導結果，建模OPC優化問題并進行求解，得到最優功率。本發明提出的空中基站隨機接入方法，提出基于PG的兩步隨機接入方法降低接入時延，而且BS無需對UE進行調度，大幅減少了系統開銷；同時，建立了一個功率優化模型，通過求解UE的最優發射功率，從而減小了上行鏈路的能耗。

技術領域

本發明面向航空通信領域，更具體的，涉及一種基于前導序列分組(PG)的最優功率控制(OPC)的空中基站隨機接入方法。

背景技術

近年來，移動物聯網(IoT)在金融、家居和醫療等各個領域的應用快速增長[1]N.Hossein?Motlagh,T.Taleb,and?O.Arouk,“Low-altitude?unmanned?aerial?vehicles-based?internet?of?things?services:comprehensive?survey?and?futureperspectives,”IEEE?Internet?of?Things?Journal,vol.3,no.6,pp.899–922,Dec.2016。然而，地面IoT的部署容易受基站(BS)成本和環境限制，因此結合航空通信場景例如構建無人機(UAV)作為BS輔助IoT通信成為了一種新型有效的方式?[2]Y.Zeng,R.Zhang,andT.J.Lim,“Wireless?communications?with?unmanned?aerial?vehicles:opportunitiesand?challenges,”IEEE?Communications?Magazine,vol.54,no.?5,pp.36–42,May.2016。由于海量用戶設備(UE)接入作為關鍵技術，會受到遠距離傳輸的長時延、高能耗的影響，因此傳統隨機接入技術需要進行研究和適應以滿足需求。

在3GPP關于5G標準中引入的兩步隨機接入技術通過減少接入過程中的信息交互次數來降低時延[3]3GPP,“5G；NR；Physical?layer?procedures?for?control,”?TS38.213?v16.3.0,Nov.2020，非常適用于航空輔助IoT系統。此外，非正交多址接入技術(NOMA)由于更高的頻譜效率也被視為極具前景的多址方式。因此，結合兩步隨機接入和NOMA可以實現低時延和高容量傳輸。進一步的，利用多輸入多輸出(MIMO)系統有助于用更少的能耗滿足UE服務質量(QoS)。然而，在航空通信系統中，MIMO僅能實現有限空間分辨率，故有必要對空間增益更顯著的大規模MIMO(mMIMO)系統進行研究。