一种面向非地面网络海量物联网接入方法技术

本发明专利技术属于无线通信技术领域，具体地说是一种面向非地面网络海量物联网接入方法，

【技术实现步骤摘要】
一种面向非地面网络海量物联网接入方法


[0001]本专利技术属于无线通信
，具体地说是一种面向非地面网络海量物联网接入方法
。

技术介绍

[0002]随着
5G
时代的到来，基于地面蜂窝网络的物联网迅速发展，并广泛应用于人类生活的各个方面，在即将到来的
B5G
甚至
6G
时代，通过大规模异构终端的信息交互，
IoT
将有潜力颠覆我们的生活和工作方式，提供更丰富和新颖服务
。
为支持大规模
IoT
设备海量接入的需求，近年来出现的免授权随机接入技术引发了学术和工业界的广泛关注
。
由于该接入方式允许
IoT
设备将零星的短数据包直接发送到接入节点，而不需要获取接入许可，相比于传统接入协议所需的多次握手过程，显著降低了大规模
IoT
接入的信令开销
。
[0003]然而，在大量的应用场景中，物联网终端有着广泛的分布范围
。
特别是有相当大比例的
IoT
终端位于偏远地区，这意味着传统陆地蜂窝基础设施无法很好地支持这些物联网应用，如今，蓬勃发展的需求和新的太空技术重新点燃了
LEO
市场，众多企业，如
Starlink、OneWeb
和
Telesat
，计划进行大规模星座部署，此外，由于无人机具有灵活性
、
移动性和低成本等优势，被认为是未来集成陆地和空中的
6G
网络中不可或缺的组成部分
。
非地面设施的迅速发展，将有望补充和扩展现有的陆地通信网络，实现无缝的全球覆盖，作为
6G
空地一体化网络不可或缺的组成部分，非地面网络将被视为一种能够提供广域物联网服务的有前景的解决方案
。
[0004]现有技术中，在长时间使用观察中，对于免授权海量接入系统，由于接入平台不具有当前时刻接入的终端信息，因此接收机需要进行活跃用户检测，由于免授权海量接入系统需要支持海量物联网终端的连接，终端通常要求在相同的无线资源上传输信息，并采用非正交的方式来容纳更多设备，这样的接入方式给接收机的用户检测带来了巨大挑战，同时，对于接收机需要获取信道状态信息应用，联合的活跃用户检测和信道估计对接收机的检测算法提出了很大挑战
。
[0005]在非地面网络中实现免授权随机接入将存在更多的挑战，首先由于非地面平台与物联网终端之间显著的电磁波路程差异以及高速运动的特点，造成接收信号中不可忽略的传播时延以及多普勒频移的影响，使得信号之间的干扰影响更加难以消除
。
[0006]为此，本专利技术提供一种面向非地面网络海量物联网接入方法
。

技术实现思路

[0007]为了弥补现有技术的不足，解决
技术介绍
中所提出的至少一个技术问题，本专利技术提出一种面向非地面网络海量物联网接入方法
。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术所述的一种面向非地面网络海量物联网接入方法，包括以下步骤：
[0009]S1
：算法初始化阶段，进行算法运行前准备，在这一阶段中，对算法的更新变量进
行初始化，
[0010](1)
终端活跃概率初始化，其中
p
a
是终端平均活跃概率
。D
和
V
分别对应时延和多普勒的量化点数，设置更大的值将使算法具有更准确的时延和多普勒分辨力
。
[0011](2)
等效信道均值初始化，其中
μ0表示信道脉冲响应的统计均值，参数值由接收机对长时间信道响应取平均得到
。
[0012](3)
等效信道方差初始化，其中
ν0表示信道脉冲响应的统计方差，参数值由接收机对长时间信道响计算方差得到
。
[0013]S2
：后验消息更新过程，根据接收信号，实现等效信道的估计方法，方法中利用接收端噪声的概率分布函数来进行去噪，得到估计的等效信道；
[0014](1)
计算由接收信号推出的等效信道信息
[0015]后验均值更新为其中后验方差更新为其中
v
n
是噪声功率，是随机变量
z
的方差，
[0016](2)
后验消息更新
[0017]后验消息的均值更新为
[0018]后验消息的方差更新为
[0019]S3
：先验消息更新过程，根据非地面网络接收信号的特点，对
S2
中估计出的等效信道进行联合检测，通过计算出各分量在考虑先验情况下的概率分布，来实现通过先验信息的等效信道估计；
[0020](1)
计算，和
[0021]和
[0022][0023](2)
更新和
[0024][0025]和
[0026][0027](3)
更新和
[0028]其中
[0029]其中
[0030](4)
更新和
[0031]和
[0032][0033](5)
更新和和和
[0034]S4
：估计结果的输出，在算法达到一定的精度或达到最大迭代次数的情况下，根据
S2
步骤中的估计结果，输出算法得到的等效信道估计；接入检测算法的输出结果为检测的活跃设备集合和估计的信道脉冲响应
[0035]检测的活跃设备集合
[0036]估计的信道脉冲响应
[0037]本专利技术的有益效果如下：
[0038]1.
本专利技术所述的一种面向非地面网络海量物联网接入方法，利用近似消息传递算法框架，以实现联合的设备活跃性检测和信道估计，考虑了非地面平台由于传播时延和多普勒频率偏移的影响对接收信号的影响，具有信道估计精度高，活跃用户检测准确，适用大多普勒频偏，实时可编程等诸多优势，在未来非地面网络中具备光明前景
。
附图说明
[0039]下面结合附图对本专利技术做进一步说明
。
[0040]图1是本专利技术中非地面免授权海量接入系统示意图；
[0041]图2是本专利技术中接收信号帧格式示意图；
[0042]图3是本专利技术中
JADD
算法在不同信噪比下的归一化信道检测误差性能图；
[0043]图4是本专利技术中
JADD
算法在不同信噪比下的活跃终端检测错误概率性能图
。
具体实施方式
[0044]为了使本专利技术实现的技术手段
、
创作特征
、
达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术
。
[0045]如图1至图2所示，本专利技术实施例所述的一种面向非地面网络海量物联网接入方法，流程为：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种面向非地面网络海量物联网接入方法，其特征在于：所述一种面向非地面网络海量物联网接入方法包括以下步骤：
S1
：算法初始化阶段，进行算法运行前准备；
S2
：后验消息更新过程，根据接收信号，实现等效信道的估计方法，方法中利用接收端噪声的概率分布函数来进行去噪，得到估计的等效信道；
S3
：先验消息...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟维晓，李阳，陈舒怡，何晨光，马琳，张海英，郭政，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：