[发明专利]基于时间提前值和分组的正交与非正交相结合的随机接入方法

说明书

一种改进的混合正交随机接入ORA和非正交随机接入NORA方案来提高接入吞吐量，该方案利用特殊的前导码放置方法，使得基站能够估计出竞争同一前导码且具有不同TA信息的设备数。随后，基于估计结果对TA信息和前导码均未冲突的MTC设备进行统计分组，同一组中的设备以非正交方式使用同一上行资源传输其上行消息。并且，为了进一步提高接入吞吐量，允许未通过接入等级限制ACB的MTC设备以正交的随机接入机制竞争剩余未调度的上行资源。该方案能够显著地提升接入的吞吐量。

技术领域

本发明涉及在基于时间提前值(Time Advance)的非正交随机接入(Non-Othogonal Random Access,NORA)领域下，一种改进的混合正交随机接入(ORA)和非正交随机接入(NORA)提高接入吞吐量的方法，可以获得良好的效果。

背景技术

机器类通信(Machine Type Communication，MTC)将在未来5G中发挥重要的作用，有着广阔的应用前景。随着物联网的快速发展，MTC设备数量激增，已经被运用到智慧城市、远程监控、智慧农业等多个领域。然而，传统的通信系统主要面向人类通信(Human TypeCommunication，HTC)通信业务设计，无法解决机器类通信设备(MTCD)的海量接入和突发随机接入请求。短时间内海量设备的接入会造成严重的碰撞，导致接入时延高、拥塞和资源短缺等问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种混合正交随机接入(ORA)和非正交随机接入(NORA)提高接入吞吐量的方法，该方法利用特殊的前导码放置方法，使得基站能够估计出选择同一前导码且具有不同TA信息的设备数。随后，基于估计结果对TA信息和前导码均未冲突的MTC设备进行统计分组，同一组中的设备以非正交方式使用同一上行资源(PUSCH)传输其上行消息。同时，为了进一步提高接入吞吐量，允许未通过接入等级限制(ACB)的MTC设备以正交的随机接入机制竞争剩余未调度的上行资源。该方案能够显著地提高接入吞吐量。

为实现上述的目标，本专利采用的技术方案为：

一种基于时间提前值和分组的正交与非正交相结合的随机接入方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：基站把一个蜂窝网络分成若干个环，基站处于网络中央，N个MTC设备均匀分布在网络中，每个环中设备的时间提前值TA相同，假设第i个环为S_i,环中所有设备的TA值均为TA_i；

步骤2：每个MTC设备接入网络前，先进行接入等级限制ACB检测，随机产生一个0-1之间的数值p，与ACB因子b比较，若pb，则为第一类设备，否则为第二类设备，将m个前导码分为普通前导码和特殊前导码，其中普通前导码有m-1个，特殊前导码有1个，第一类设备随机选择1个普通前导码，第二类设备选择特殊前导码并在上行信道上传输；

步骤3：基站收到设备传输的前导码后，根据时延计算各设备的TA值并判断其位于哪个环中；通过计算收到的信号Y与第j个前导码的自相关函数，基站得知S_i环中选择前导码j的设备数n(i,j)，其中i＝1,2,...,h,j＝1,2,...,m。当n(i,j)＝1,TA＝TA_i并包含在随机接入响应消息RAR中，基站通过物理下行信道PDSCH传输RAR，若多个处于同一环中的设备选择同一前导码，则基站无法识别，不发送RAR消息给这些设备；

步骤4：基站将成功被识别的第一类设备分组，每组I个设备，称为非正交随机接入NORA组，每组中所有设备的随机接入响应消息合成一个非正交随机接入响应消息，其包含一条上行共享物理信道PUSCH，组中设备各自选择的I个前导码ID，I个退避指示器BI和I个TA值，分配给第一类设备的上行共享物理信道的数量和组数相同，未被分配的上行共享物理信道可由第二类设备竞争接入；