[发明专利]一种多小区大规模MIMO系统中的非授权随机接入方法

说明书

本发明揭示了一种多小区大规模MIMO系统中的非授权随机接入方法，包括：S1、利用频率复用模式建立导频复用机制，使相邻的小区选择不同组别导频、实现导频正交；S2、以最大化每个小区的平均频谱效率为目标，计算最优导频长度和用户随机接入退避概率；S3、每个用户根据基站广播的退避参数进行随机延迟激活，激活用户从本小区的导频池中随机选择导频发送给基站；S4、基站利用信号强度差异对跨小区冲突用户进行识别，对于未识别的用户则判定其接入失败、等待下一个时隙重新发起接入。本发明能够显著改善海量用户场景中用户的接入效率，大幅提升系统整体的频谱效率，方法具有较强的现实可行性，能够切实地应用于实际的通信场景中。

技术领域

本发明涉及一种多小区大规模MIMO系统中的非授权随机接入方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

近年来，随着无线通信技术的飞速发展，越来越多的业内研究者开始尝试构建可行的未来无线通信系统架构。考虑到未来的无线通信系统内会存在大量的机器类通信，而这种机器类通信通常又具有终端数量巨大、短报文和短延迟等特点，因此传统的基于授权的随机接入方案受限于其信令开销大、消息传输延迟高等特性而不在适用。鉴于此，允许终端直接将其导频和上行数据传输到基站的非授权随机接入开始受到业界的广泛关注，非授权随机接入技术的延迟小、信令开销低，能够充分满足机器类通信绿色、高效的通信需求。

与此同时，能够支持大量用户同时发送多个信号的大规模MIMO也被视为机器类通信的关键支撑技术。大规模MIMO技术会在基站配置数十甚至数百根天线，可令系统容量大幅度提升，加之其所具有的高鲁棒性和低能耗等特性，也使其成为了第五代移动通信(5G)的核心技术之一。

现阶段的非授权随机接入方法大多是面向单小区的，对多小区系统涉及较少。多小区大规模MIMO因涉及导频污染等问题，优化其随机接入方法显得尤为重要。在多小区系统中，跨小区用户的距离往往较远，至其中一个小区基站的接收信号强度差异较大，因此跨小区冲突用户可利用其信号强度差异进行识别。由此可知，多小区系统随机接入具有跟单小区不同的策略。另外，在用户数量庞大的机器类通信场景下，可引入退避机制来优化系统性能。引入基站广播退避因子后，用户根据此参数随机产生退避时间延迟激活，且通过优化退避因子，可使系统频谱利用率到达最优。

综上可知，如果能够将非授权随机接入技术应用在多小区大规模MIMO系统上，并对其进行优化设计，那么必将对未来移动通信网络实际运行具有重要的参考价值。

发明内容

鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种多小区大规模MIMO系统中的非授权随机接入方法，具体如下。

一种多小区大规模MIMO系统中的非授权随机接入方法，包括如下步骤：

S1、利用频率复用模式建立导频复用机制，使相邻的小区选择不同组别导频、实现导频正交；

S2、依据导频复用因子、小区用户数及基站天线，以最大化每个小区的平均频谱效率为目标，计算最优导频长度和用户随机接入退避概率；

S3、每个用户根据基站广播的退避参数进行随机延迟激活，激活用户从本小区的导频池中随机选择导频发送给基站；

S4、基站利用信号强度差异对跨小区冲突用户进行识别，对于未识别的用户则判定其接入失败、等待下一个时隙重新发起接入。

优选地，S1具体包括如下步骤：

S11、设有L个小区，每个小区有N个用户，导频总长度为τ，正交导频共τ个；

S12、将导频分为α组、则每组的正交导频个数为τ/α，其中α为导频复用因子；

S13、令相邻的α个小区选择不同组别导频，使其实现导频正交。

优选地，S2具体包括如下步骤：