一种分布式卫星上行多用户随机接入方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种分布式卫星上行多用户随机接入方法及系统，用户可从可用导频序列集合中根据预设概率阈值获取导频序列，并发送给基站，基站通过根据导频序列生成预编码随机接入响应信息，并利用统计估计法，根据预编码随机接入响应信息筛选同一导频序列满足预设最优信道增益的用户，得到最优信道增益用户，基站接受并解调最优信道增益用户的识别码，同时根据解调后的识别码匹配相应导频序列；本发明专利技术在统计估计法构建估计模型的基础上，可由用户来判断其是否与其他用户发生导频碰撞，进而减小导频碰撞概率，有利于更多用户接入，更实用与大规模的接入场景，并提供更加准确的接入方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式卫星上行多用户随机接入方法及系统


[0001]本专利技术涉及分布式卫星上行多用户随机接入
，具体涉及一种分布式卫星上行多用户随机接入方法及系统。

技术介绍

[0002]传统的MIMO系统有两种工作模式，即FDD和TDD。
[0003]在FDD模式下需要成对的频谱实现上下行同时通信，由于适用于卫星通信的频谱资源非常紧张，利用成对频谱资源以支持用户接入成本太高。
[0004]在典型的仅考虑单小区TDD的LEO卫星MIMO系统模型中，一般规定卫星基站配置M根天线，K0个单天线用户均匀分布在小区中，小区内有N个正交归一化的可用导频序列，且满足K0≥N。考虑用户k与基站之间的信道信息h
k
＝[h
1,k
,h
2,k
,....,h
M,k
]为：其中，g
i,k
表示用户k与基站端第i根天线之间服从概率密度函数CN(0,1)的独立同分布的小尺度衰落系数，α
k
表示用户k与基站之间的大尺度衰落系数，其通常与阴影衰落和路损相关；
[0005]h
k
满足以下条件：
[0006][0007][0008]其中，h
k
∈C
M*1
为第k个用户对应的M根天线的信道增益向量。
[0009]现有技术中分布式卫星上行多用户随机接入方案可充分利用大规模MIMO系统的特性，但是缺乏由用户根据某种准则来判断其是否与其他用户发生导频碰撞，进而采用某种策略减小导频碰撞概率的方案。

技术实现思路

[0010]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种分布式卫星上行多用户随机接入方法及系统，利用由用户利用统计估计法构建估计模型，来判断用户是否与其他用户发生导频碰撞，进而减小导频碰撞概率。
[0011]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0012]一方面，一种分布式卫星上行多用户随机接入方法，包括以下步骤：
[0013]S1、从可用导频序列集合中根据预设概率阈值获取导频序列；
[0014]S2、根据导频序列生成预编码随机接入响应信息；
[0015]S3、利用统计估计法，根据预编码随机接入响应信息筛选同一导频序列满足预设最优信道增益的用户，得到最优信道增益用户；
[0016]S4、接收并解调最优信道增益用户的识别码，同时根据解调后的识别码匹配相应
导频序列。
[0017]优选地，步骤S1中导频序列表示为：
[0018][0019]其中，Y
rec
为导频序列，ρ
k
为用户的发射功率，Z为独立的加性高斯噪声，h
k
为第k个用户对应的M根天线的信道增益向量，W为相邻小区的干扰，
Ai
为选择选择导频x
i
的用户集合，N为导频序列集合中导频序列总数。
[0020]优选地，步骤S2具体包括以下步骤：
[0021]A1、利用互相关运算，根据导频序列得到该导频序列所对应的用户信道信息之和；
[0022]A2、根据MIMO系统的信道特性优化用户信道信息之和，得到优化后的用户信道信息之和，其优化过程表示为：
[0023][0024]其中，y
r
为用户信道信息之和，∞为无穷符号，||.||2为信号功率，α
k
为信道增益，τ
p
为接收增益，ω
t
为干扰信号，σ2为噪声功率；
[0025]A3、根据优化后的用户信道信息之和计算预编码随机接入响应信息。
[0026]优选地，步骤A3中预编码随机接入响应表示为：
[0027][0028][0029]其中，为预编码随机接入响应信息，Y
PRAR
为预编码随机接入响应，q为下行传输功率，x
r
为第r个导频序列，为信道响应，为小区间干扰，为小区内干扰，为优化后的用户信道信息之和。
[0030]优选地，步骤S3具体包括以下步骤：
[0031]B1、利用归一化导频序列筛选预编码随机接入响应信息，得到筛选后的预编码随机接入响应信息，表示为：
[0032][0033]其中，z
k
为筛选后的编码随机接入响应信息，为预编码随机接入响应信息，η
kH
信道H上用户接收到的噪声，η
k
为用户接收到的噪声，且满足：
为归一化的导频序列，为接收到的信号共轭，y
r
为实际接收到的信号；
[0034]B2、在预设条件下优化筛选后的预编码随机接入响应信息，优化后的预编码随机接入响应信息表示为：
[0035][0036]其中，z
k*
为优化后的预编码随机接入响应信息，为基站端根据观测信号y
r
对信道h
k
的最小均方误差，e
k
为估计误差，为估计误差的共轭，G
k
为第一参数，满足V
k
为第二参数，满足
[0037]B3、利用统计估计法构建估计模型，并根据估计模型筛选优化后的预编码随机接入响应信息，得到筛选同一导频序列满足预设最优信道增益的用户，并将筛选后的用户作为最优信道增益用户。
[0038]第二方面，一种分布式卫星上行多用户随机接入系统，包括：
[0039]导频序列获取模块，用于从可用导频序列集合中根据预设概率阈值获取导频序列；
[0040]预编码随机接入响应信息生成模块，用于根据导频序列生成预编码随机接入响应信息；
[0041]最优信道增益用户获取模块，用于利用统计估计法，根据预编码随机接入响应信息筛选同一导频序列满足预设最优信道增益的用户，得到最优信道增益用户；
[0042]导频序列匹配模块，用于接收并解调最优信道增益用户的识别码，同时根据解调后的识别码匹配相应导频序列。
[0043]本专利技术具有以下有益效果：
[0044]用户可从可用导频序列集合中根据预设概率阈值获取导频序列，并发送给基站，基站通过根据导频序列生成预编码随机接入响应信息，并利用统计估计法，根据预编码随机接入响应信息筛选同一导频序列满足预设最优信道增益的用户，得到最优信道增益用户，基站接受并解调最优信道增益用户的识别码，同时根据解调后的识别码匹配相应导频序列；在统计估计法构建估计模型的基础上，可由用户来判断其是否与其他用户发生导频碰撞，进而减小导频碰撞概率，有利于更多用户接入，更实用与大规模的接入场景，并提供
更加准确的接入方法。
附图说明
[0045]图1为本专利技术提供的一种分布式卫星上行多用户随机接入方法的步骤流程图；
[0046]图2为本专利技术实施例中基于归一化误差的估计结果；
[0047]图3为本专利技术实施例中基于归一化的均方误差的估计结果；
[0048本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式卫星上行多用户随机接入方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、从可用导频序列集合中根据预设概率阈值获取导频序列；S2、根据导频序列生成预编码随机接入响应信息；S3、利用统计估计法，根据预编码随机接入响应信息筛选同一导频序列满足预设最优信道增益的用户，得到最优信道增益用户；S4、接收并解调最优信道增益用户的识别码，同时根据解调后的识别码匹配相应导频序列。2.根据权利要求1中的分布式卫星上行多用户随机接入方法，其特征在于，步骤S1中导频序列表示为：其中，Y
rec
为导频序列，ρ
k
为用户的发射功率，Z为独立的加性高斯噪声，h
k
为第k个用户对应的M根天线的信道增益向量，W为相邻小区的干扰，A
i
为选择选择导频x
i
的用户集合，N为导频序列集合中导频序列总数。3.根据权利要求2中的分布式卫星上行多用户随机接入方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤：A1、利用互相关运算，根据导频序列得到该导频序列所对应的用户信道信息之和；A2、根据MIMO系统的信道特性优化用户信道信息之和，得到优化后的用户信道信息之和，其优化过程表示为：其中，y
r
为用户信道信息之和，∞为无穷符号，||.||2为信号功率，α
k
为信道增益，τ
p
为接收增益，ω
t
为干扰信号，σ2为噪声功率；A3、根据优化后的用户信道信息之和计算预编码随机接入响应信息。4.根据权利要求3中所述的分布式卫星上行多用户随机接入方法，其特征在于，步骤A3中预编码随机接入响应表示为：中预编码随机接入响应表示为：其中，为预编码随机接入响应信息，Y
PRAR
为预编码随机接入响应，q为下行传输功率，x
r
为第r个导频序列，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立祥，孟宪东，周波，
申请(专利权)人：宜宾市天珑通讯有限公司，
类型：发明
国别省市：