[发明专利]一种基于大规模MIMO的随机接入方法

说明书

一种基于大规模MIMO的随机接入方法，包括如下步骤：1.用户选择随机接入块并向基站发送随机接入请求；2.基站端估计给定一个时域资源内的用户数，并估计每一个用户的定时偏移和频域码识别；3.使用得到的参数进行信道相应估计；4.判断用户是否需要重传，记录重传的用户，重传用户重新发起随机接入请求；5.进行第二次信道相应估计，记录成功请求的用户数；6.随机接入结束。本发明在考虑频率误差和时间误差的情况下，在一定程度上改善了现有方法在估计用户数方面受到频域资源数N的限制的问题，在估计用户的时间误差和信道信息方面也有了很大的改善。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及无线通信技术中的一种基于大规模MIMO的随机接入方法。在考虑频率误差和时间误差的情况下，在一定程度上改善了现有方法在估计用户数方面受到频域资源数N的限制的问题，在估计用户的时间误差和信道信息方面也有了很大的改善。

背景技术

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技术是指在发送端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，充分利用空间资源，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下提高系统的信道容量。大规模MIMO技术是基于MIMO技术的改进，通过在集站配置几十甚至几百根天线获得优于MIMO技术的性能。在针对H2H(Human To Human)用户的大规模MIMO系统中，可以为每一个用户分配专用的导频，导频的正交性可以使集站准确的估计出用户到基站的信道信息。但是在M2M(Machine To Machine)场景下，用户数远远多于H2H场景的用户数，会存在有多个用户同时选择相同导频的情况，从而造成导频污染，此时采用传统的导频分配方法进行信道估计的方法将不再适用。

采用导频随机接入的方法可以在一定程度改善导频污染的问题。但是现有的随机接入方案，大多考虑的是完美的频域和时间同步网络，使得随机接入的导频序列的正交性在集站处得以保留。在随机接入期间，在初始的下行链路同步过程中的多普勒频移和估计错误会导致产生频率误差，小区内用户的位置的不同也会导致产生时间误差。在存在频率误差和时间误差的情况下，在相邻的子载波和连续的OFDM符号上发送的随机接入导频在集站处将不再具有正交性。结果会导致随机接入方案的性能会有显著的恶化。

考虑到频率和时间误差，Luca Sanguinetti等人在“Random Access in MassiveMIMO by Exploiting Timing Offsets and Excess Antennas”中提出了一种新的随机接入方案，其主要步骤为：首先，对于想要进入的激活用户选择一对随机接入码发送给基站；然后基站处使用MDL算法估计每个时域资源的用户数量，并估计用户定时偏移，计算信道估计；使用SUCR协议判断用户是否需要重传；最后使用信道估计来区分两个具有相近时间偏移的用户。但是其中使用的用户数估计方法，极大程度上收到了频域资源数的限制，一旦选择同一时域资源的用户大于频域资源数，其估计的用户数、时间偏移和信道信息都会有很大的偏差，重新发送导频的用户数也会减少。

发明内容

为了克服现有方法的不足，本发明提出了一种基于大规模MIMO的随机接入方法，在考虑频率误差和时间误差的情况下，在一定程度上改善了现有方法在估计用户数方面受到频域资源数N的限制的问题，在估计用户的时间误差和信道信息方面也有了很大的改善。

为了实现上述的目标，本发明采用的技术方案为：

一种基于大规模MIMO的随机接入方法，包括以下步骤：