一种分布式上行多用户随机接入方法技术

本发明专利技术提供一种分布式上行多用户随机接入方法，属于通信领域。所述方法包括：有接入需求的用户根据基站广播的接入策略从导频序列集合中随机选取一个导频序列发送至基站，向基站发起接入请求；基站根据接收到的导频信号得到归一化下行导频信号，并将其作为随机接入响应信息向小区内用户进行广播；发起接入请求的用户根据接收到的随机接入响应信息并结合自身的信号功率和小区的广播策略，判断自身能否在竞争同一导频序列的用户中胜出，竞争胜出的用户将所选的导频序列重新发送至基站；基站根据接收到的二次导频信息估计信道信息解调用户识别码，并为解调成功的用户分配专属导频资源。采用本发明专利技术，能够实现多用户的高效接入。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式上行多用户随机接入方法
本专利技术涉及通信领域，特别涉及是指一种分布式上行多用户随机接入方法。
技术介绍
随机接入是用户与基站建立上行通信连接的首要步骤，其主要目的有两个：一是与基站建立上行同步关系；二是请求基站为其分配上行资源，以进行数据传输。传统的基于竞争的随机接入方案是指用户将随机选择的导频序列发送至基站，当多个用户选择相同的导频序列发生导频碰撞时，基站集中解决导频碰撞问题，该方案的目标是最小化导频碰撞概率，进而提升成功接入网络的用户数。然而，面对海量用户通信需求，导频碰撞问题愈专利技术显，基站集中式解决导频碰撞势必给其带来高的碰撞率，造成用户接入时延大及效率低等现象。因此，传统的集中式解决导频冲突的随机接入方案已经无法满足海量用户接入的场景需求，亟需提出的一种新颖、高效的随机接入方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了分布式上行多用户随机接入方法，采用分布式导频冲突解决策略将导频冲突问题转移至用户端，由每个用户判断自身是否竞争胜出，而不再是由基站通过回复竞争解决消息指定哪一个用户在竞争中胜出，能够显著提高小区多用户的接入效率，缓解基站集中式解决导频冲突带来的性能损失，提升冲突解决概率，降低用户接入时延，进而实现多用户的高效接入。所述技术方案如下：一方面，提供了一种分布式上行多用户随机接入方法，该方法应用于电子设备，包括：有接入需求的用户根据基站广播的接入策略从导频序列集合中随机选取一个导频序列发送至基站，向基站发起接入请求；基站根据接收到的导频信号得到归一化下行导频信号，并将其作为随机接入响应信息向小区内用户进行广播；发起接入请求的用户根据接收到的随机接入响应信息并结合自身的信号功率和小区的广播策略，判断自身能否在竞争同一导频序列的用户中胜出，竞争胜出的用户将所选的导频序列重新发送至基站；基站根据接收到的二次导频信息估计信道信息解调用户识别码，并为解调成功的用户分配专属导频资源。进一步地，所述有接入需求的用户根据基站广播的接入策略从导频序列集合中随机选取一个导频序列发送至基站，向基站发起接入请求包括：利用广播信道的先验知识，基站根据小区用户的分布特性向小区内用户广播接入策略；有接入需求的用户根据基站广播的接入策略，从导频序列集合中随机选取一个导频序列Pi发送至基站，向基站发起接入请求，其中，i＝1,2,...,λp，λp表示正交归一化可用导频序列的数目。进一步地，所述基站根据接收到的导频信号得到归一化下行导频信号，并将其作为随机接入响应信息向小区内用户进行广播包括：基站根据接收到的导频信号得到选择相同导频序列的所有用户的信道信息之和yi；基站通过将yi归一化进而得到归一化的下行导频信号，并将其作为随机接入响应信息；基站向小区内用户广播所述随机接入响应信息。进一步地，基站接收到的导频信号表示为：其中，Y表示基站接收到的导频信号，Ui表示选择导频序列Pi的用户集合，i＝1,2,...,λp，λp表示正交归一化可用导频序列的数目；wk为用户k的发射功率；hk表示用户k与基站之间的信道；表示Pi的转置；Z表示均值为0，方差为σ2的加性高斯白噪声；选择导频序列Pi的所有用户的信道信息之和yi表示为：其中，Pi*表示Pi的共轭；Zi表示均值为0，方差为σ2的加性高斯白噪声。进一步地，归一化下行导频信号表示为：其中，W表示归一化下行导频信号。进一步地，所述发起接入请求的用户根据接收到的随机接入响应信息并结合自身的信号功率和小区的广播策略，判断自身能否在竞争同一导频序列的用户中胜出，竞争胜出的用户将所选的导频序列重新发送至基站包括：用户k将接收到的随机接入响应信息与其选取的导频序列Pi进行相关运算，得到互相关运算的结果Qk；基于Qk的实部估计出选择相同导频序列Pi的所有用户的信号功率之和用户k在自身信号功率基础上添加一个判决量ξ(αk)后根据强用户判决准则判断自己是否竞争胜出并重传导频，其中，强用户判决准则由wkαkλp+ξ(αk)和确定。进一步地，用户k接收到的随机接入响应信息表示为：其中，表示hk的共轭转置，表示均值为0，方差为σ2的加性高斯白噪声；互相关运算的结果Qk表示为：其中，Pi*表示导频序列Pi的共轭；表示hk的共轭转置，hk表示用户k与基站之间的信道；λp表示正交归一化可用导频序列的数目；yi表示选择导频序列Pi的所有用户的信道信息之和；Zk表示均值为0，方差为σ2的加性高斯白噪声；估计出选择相同导频序列Pi的所有用户的信号功率之和表示为：其中，M表示基站侧天线的数目，wk表示用户k的发射功率，αk表示大尺度衰落系数，max(·)表示取最大值操作。进一步地，用户k自身的信号功率为wkαkλp。进一步地，强用户判决准则表述为：若满足则用户k竞争胜出，用户k将所选的导频序列Pi重新发送至基站；其中，Tk表示用户竞争胜出这一事件；若满足则用户k竞争失败，随机接入失败；其中，Fk表示用户竞争失败这一事件。进一步地，所述二次导频信息包括：用户识别码和竞争胜出的用户重新发送到基站的导频序列；所述基站根据接收到的二次导频信息估计信道信息解调用户识别码，并为解调成功的用户分配专属导频资源包括：基站再次接收到竞争胜出用户的导频序列后，估计该用户的信道信息；利用估计的信道信息解调用户识别码；若解调成功，则为该用户分配专属导频资源，以便完成后续数据传输；若解调失败，则该用户接入失败。一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载和执行以实现上述分布式上行多用户随机接入方法。一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载和执行以实现上述分布式上行多用户随机接入方法。本专利技术实施例所提技术方案带来的有益效果至少包括：本专利技术实施例中，有接入需求的用户根据基站广播的接入策略从导频序列集合中随机选取一个导频序列发送至基站，向基站发起接入请求；基站根据接收到的导频信号得到归一化下行导频信号，并将其作为随机接入响应信息向小区内用户进行广播，基站并不关心导频序列被哪些用户选择，以及导频序列是否发生碰撞；而是由发起接入请求的用户根据接收到的随机接入响应信息并结合自身的信号功率和小区的广播策略，判断自身能否在竞争同一导频序列的用户中胜出，竞争胜出的用户将所选的导频序列重新发送至基站；基站根据接收到的二次导频信息估计信道信息解调用户识别码，并为解调成功的用户分配专属导频资源。这样，采用分布式导频冲突解决策略将导频冲突问题转移至用户端，由每个用户判断自身是否竞争胜出，而不再是由基站通过回复竞争解决消息指定哪一个用户在竞争中胜出，能够显著提高小区多用户的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式上行多用户随机接入方法，其特征在于，包括：/n有接入需求的用户根据基站广播的接入策略从导频序列集合中随机选取一个导频序列发送至基站，向基站发起接入请求；/n基站根据接收到的导频信号得到归一化下行导频信号，并将其作为随机接入响应信息向小区内用户进行广播；/n发起接入请求的用户根据接收到的随机接入响应信息并结合自身的信号功率和小区的广播策略，判断自身能否在竞争同一导频序列的用户中胜出，竞争胜出的用户将所选的导频序列重新发送至基站；/n基站根据接收到的二次导频信息估计信道信息解调用户识别码，并为解调成功的用户分配专属导频资源。/n

【技术特征摘要】
1.一种分布式上行多用户随机接入方法，其特征在于，包括：
有接入需求的用户根据基站广播的接入策略从导频序列集合中随机选取一个导频序列发送至基站，向基站发起接入请求；
基站根据接收到的导频信号得到归一化下行导频信号，并将其作为随机接入响应信息向小区内用户进行广播；
发起接入请求的用户根据接收到的随机接入响应信息并结合自身的信号功率和小区的广播策略，判断自身能否在竞争同一导频序列的用户中胜出，竞争胜出的用户将所选的导频序列重新发送至基站；
基站根据接收到的二次导频信息估计信道信息解调用户识别码，并为解调成功的用户分配专属导频资源。


2.根据权利要求1所述的分布式上行多用户随机接入方法，其特征在于，所述有接入需求的用户根据基站广播的接入策略从导频序列集合中随机选取一个导频序列发送至基站，向基站发起接入请求包括：
利用广播信道的先验知识，基站根据小区用户的分布特性向小区内用户广播接入策略；
有接入需求的用户根据基站广播的接入策略，从导频序列集合中随机选取一个导频序列Pi发送至基站，向基站发起接入请求，其中，i＝1,2,...,λp，λp表示正交归一化可用导频序列的数目。


3.根据权利要求1所述的分布式上行多用户随机接入方法，其特征在于，所述基站根据接收到的导频信号得到归一化下行导频信号，并将其作为随机接入响应信息向小区内用户进行广播包括：
基站根据接收到的导频信号得到选择相同导频序列的所有用户的信道信息之和yi；
基站通过将yi归一化进而得到归一化的下行导频信号，并将其作为随机接入响应信息；
基站向小区内用户广播所述随机接入响应信息。


4.根据权利要求3所述的分布式上行多用户随机接入方法，其特征在于，基站接收到的导频信号表示为：



其中，Y表示基站接收到的导频信号，Ui表示选择导频序列Pi的用户集合，i＝1,2,...,λp，λp表示正交归一化可用导频序列的数目；wk为用户k的发射功率；hk表示用户k与基站之间的信道；表示Pi的转置；Z表示均值为0，方差为σ2的加性高斯白噪声；
选择导频序列Pi的所有用户的信道信息之和yi表示为：



其中，表示Pi的共轭；Zi表示均值为0，方差为σ2的加性高斯白噪声。


5.根据权利要求4所述的分布式上行多用户随机接入方法，其特征在于，归一化下行导频信号表示为：



其中，W表示归一化下行导频信号。


6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴晓明，闫甜甜，王毅达，董园园，巩彩红，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11