[发明专利]一种基于非正交的窄带物联网NB-IoT随机接入方法

权利要求书

1.一种基于非正交的窄带物联网NB-IoT随机接入方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：每个用户接收窄带物理广播信道NPBCH上广播的系统消息，获取随机接入RA的配置消息；

步骤2：用户选择导频，用户根据前导配置的时频域资源，在一个子带配置的子载波集合中随机选中一个用于前导码发送的子载波，并利用跳频规则A生成前导码；

步骤3：用户发送加循环前缀CP后的前导序列，也即是发送Msg1消息一随机接入前导码，所有用户在选择的导频序列上分组加CP头，并将添加CP头的前导码通过天线端口发送出去；

步骤4：基站基于不同终端的地理位置，对具有相同时频资源的多前导进行检测，获取不同终端的TA值并据此发送随机接入响应RAR，该响应消息包含了被成功分离的多前导的定时提前量TA值、临时小区无线网络临时标识Temp C-RNTI、功率回退Power BO的消息以及上行链路授权消息；

步骤5：用户检测基站发送的RAR；

步骤6：用户根据当前窄带定位参考信号NPRS来估计下行TA的近似值；

步骤7：根据步骤6计算的当前用户的TA近似值，用户搜索非正交随机接入NORA响应中消息中最接近的TA值，并获取相应的临时小区无线网络临时标识Temp C-RNTI和功率回退Power BO指示以及上行链路授权消息，用于指示当前用户的Msg3初始层三消息也即是消息三发送；

步骤8：用户将具有功率域复用的Msg3通过信道传输给基站：

步骤9：基站采用串行干扰消除技术进行用户分离，其中NORA组中用户的解码顺序与功率回退顺序一致，功率强的用户先被解码，基站识别Temp C-RNTI并接收Msg3，若成功分离多用户则执行步骤10，若未成功分离，执行步骤11；

步骤10：基站发送冲突解决信息，即是竞争解决过程，该竞争解决过程基于响应一个竞争解决标志消息CRI；

步骤11：若前导未到达前导重传最大次数，则退回到前导码传输步骤2，若当前前导重传次数到达最大次数，则随机接入过程结束；

所述步骤4基站对具有相同时频资源的多前导进行检测并发送RAR，步骤如下：

4a)基站对基于到达时间检测具有相同时频资源的多前导，基站通过时域采样和频域提取得到相关的NPRACH信号，采用周期性相关计算前导码的功率延迟分布PDP，对小区内任意两个采用相同时频资源的用户能够被成功区分开的概率设为P；

4b)基站将检测到具有冲突的但能成功分离出的多个用户组装为一个NORA组RAR来响应多个采用相同资源的用户；

所述步骤4a)小区内任意两个采用相同时频资源的用户能够被成功区分开的概率为P值计算如下，假设用户在小区内均匀分布时，考虑任意两个用户到达时间间隔如下：

式中c为光速，d_i,d_j分别表示其终端到基站的距离，分布如下：

式中d_c表示小区半径，Δt分布如下：

多个终端被成功分离开的概率如下：

式中t_rms是小区扩展延迟的根均方根，P表示选择相同前导码的用户能够被成功区分的概率，U表示每个随机接入时隙到达总的用户数目。

2.根据权利要求1所述的基于非正交的窄带物联网NB-IoT随机接入方法，其特征在于，所述步骤1)随机接入RA的配置消息包括三套不同的随机接入参数，分别对应于不同的三个覆盖等级，用户根据当前所处覆盖等级选择对应等级的配置参数，主要包括NPRACH配置时域起始位置、NPRACH频率偏移、前导重复次数、当前覆盖登记下前导重传次数、RA响应窗口长度、功率回退偏移量及MAC定时器。

3.根据权利要求1所述的基于非正交的窄带物联网NB-IoT随机接入方法，其特征在于，所述步骤5)用户检测基站发送的RAR，具体实现步骤如下：

5a)在发送前导码以后，用户用RA-RNTI解扰NPDCCH响应窗口，若成功解码窄带物理下行控制信道NPDCCH则包含了下行链路资源块，并将用户引导到窄带物理下行共享信道NPDSCH内相关的RAR，执行步骤5b)，如果用户没有找到相应的RA-RNTI加扰的NPDCCH则执行步骤11；

5b)用户解析NPDSCH上对应的上行链路授权消息。