一种LEO卫星通信场景下的免授权随机接入方法技术

本发明专利技术提供了一种LEO卫星通信场景下的免授权随机接入方法，属于低轨卫星通信技术领域。本发明专利技术方法包括：建立卫星通信信道模型和卫星与地面用户之间的上行免授权传输模型，并预测测量用户信道的视距分量；在卫星终端执行MMSE

【技术实现步骤摘要】
一种LEO卫星通信场景下的免授权随机接入方法


[0001]本专利技术属于低轨卫星通信
，具体涉及一种低轨(LEO)卫星通信场景下的免授权随机接入方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着卫星通信技术的高速发展和物联网设备数量的不断增加，低轨卫星通信系统凭借其覆盖范围广，不易受干扰的优势为物联网服务提供了一个有效的方案。
[0003]LEO卫星通信作为卫星通信中的一种，由于运行轨道距离地面的高度较低，信号传输的往返时延较低、路径损耗小，可以应用于海量机器类通信(mMTC)场景。mMTC场景中的通信业务通常有着短包突发性。在海量用户场景中，大量用户接入一个基站，只有少量用户处于活跃状态并向基站发送数据。免授权随机接入方案中用户无需事先经过调度便能直接接入卫星网络，大大简化了接入流程，减少了信令开销。因此，免授权随机接入成为了解决mMTC场景所面临挑战的主要候选方案之一。免授权随机接入虽然能够显著提高接入用户的数量，降低信令开销，但是也增大了上行链路中多用户检测的难度。在免授权随机接入中，活跃用户先向基站发送事先分配好的前导码，基站需要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低轨卫星通信场景下的免授权随机接入方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)首先为卫星通信信道建模；再利用卫星通信信道模型，建立卫星与地面用户之间的上行免授权传输模型；所述传输模型中，为每个用户分配一个前导序列，并利用标记a
n
表示第n个用户是否活跃，a
n
取值为0或1，取值为1时表示活跃，n为正整数；设卫星终端在一个时隙内，能同时接收到所有用户发送的信息，则卫星终端接收到的信号y是所有用户发送的信号经过各自的信道后，在卫星终端的和；所有用户的前导序列构成测量矩阵S；(2)在卫星终端执行MMSE
‑
AMP算法；所述MMSE
‑
AMP算法通过接收信号y、测量矩阵S和各个用户信道的视距路径分量恢复出待估信号x；其中，设计所述MMSE
‑
AMP算法中的降噪器的函数表示如下：其中，MMSE
‑
AMP算法在第t次迭代输出估计的信号为AMP算法在第t次迭代输出估计的信号为为第t次迭代估计的第n个用户的传输信号；为第n个用户信道的视距路径分量，预先通过测量得到；是第n个用户信道的散射路径分量的方差；参数σ
t
用于表征迭代过程的效果，σ
t
越小表示输出的估计信号和目标向量x的差距越小，||
·
||2表示l2模，L为前导序列的长度，z
t
表示第t次迭代的残差矢量，待估信号的初值为0，残差初值z0＝y；λ表示第n个用户活跃的概率；(3)根据MMSE
‑
AMP算法降噪得到的估计信号检测活跃用户，估计活跃用户的信道。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，采用地面移动卫星模型为卫星通信信道建模，在建模时对信道进行如下设定，简化信道：(a)设地面用户是静止的；(b)卫星接收机在地面控制站的帮助下，保持与地面设备的时间同步；来自不同设备的数据包在卫星终端及时对齐；(c)当卫星运行到轨道的某一固定位置时，活跃的用户执行免授权随机接入；在上述设定下，用户与卫星间的信道中的视距路径分量在每次接入时基本保持不变，因此预先对用户信道中的视距路径分量进行测量；然后简化得到卫星通信的信道模型如下：其中，h
n
表示第n个用户与卫星终端之间的信道，表示散射路径分量；φ
nray
表示散射路径对应的旋转相位因子；其中即信道h
n
服从均值为方差为的高斯分布。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖振宇，厉光圣，崔欢喜，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：