[发明专利]一种面向异步接入的卫星物联网终端身份辨识方法

说明书

本发明公开了一种面向异步接入的卫星物联网终端身份辨识方法，包括终端身份序列接收、时延匹配与身份检测和用户终端抵消三部分。终端身份序列接收是在异步的情况下，接收到多个用户的里德‑穆勒序列和噪声的叠加；时延匹配与身份检测是对接收到的信号，运用一种算法进行时延匹配和用户身份的辨识；用户终端抵消把接收到的信号，减去在匹配到的时延下检测到的终端用户身份序列，进行抵消，然后再把所得到的序列放入时延匹配与身份检测中进行迭代，最后通过能量检测设置一个判决门限，用于结束迭代。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，具体的说是一种面向异步接入的卫星物联网终端身份辨识方法。

背景技术

随着人类社会的不断发展，我们对信息和网络的要求也越来越高，全世界每时每刻都在进行信息交流，目前的通信大部分都依赖于地面无线通信，当终端相距较远或处于偏远山区等复杂环境下，光靠地面通信可能会导致通信质量不好甚至无法进行通信，现有的地面无线通信已经无法满足人类对信息获取的需求，人们开始向其他领域探索，比如卫星通信领域。卫星通信以其覆盖范围广，不受地理、气候因素和自然灾害限制等特点，在维护国家安全、促进经济发展等方面具有重大的战略意义，目前对卫星通信的研究也越来越多。

我们所熟知的地面移动通信已经由4G时代迈向5G时代，5G的通信频段、应用需求和技术标准等关键技术指标已经陆续确定，其中面向连接的海量物联网业务(MassiveMachine Type Communications，mMTC)是5G通信系统的一个重要应用场景。物联网概念从提出到现在已经日趋完善，依托于传统地面蜂窝网络等无线局域网络的物联网应用也逐渐发展成熟，但由于空间、环境等因素限制，使得传统地面物联网在一些地区中无法实现。这给物联网和卫星通信的结合带来了新的机遇，卫星通信系统凭借着其覆盖范围广、不受地理、气候因素和自然灾害限制等特点，可以为放置在偏远地区的物联网终端提供接入服务，可在全球范围内实现真正意义上的“万物互联”。

卫星物联网技术的快速发展，同时也给卫星通信技术带来了巨大挑战，如何保证用户的服务质量，如何满足大规模用户接入的需求，都是亟需解决的问题。大规模机器类通信服务交通、自动化、医疗、工业和农业等多个行业，推动社会生产方式变革。而随机接入过程是实现大规模连接的关键，在大规模连接的情况下，频繁的冲突和突然的重传将会导致网络拥塞、延迟增加和资源浪费。为了减少拥塞和实现低时延，必须以高精度和低复杂性完成这个过程。一般而言，从几十或者几百个用户序列空间中检测活跃用户，可以通过精心的序列设计和详尽的序列搜索来实现，然而，在用户序列空间可能高达几十万甚至上百万的大规模访问场景中，要做到这一点是十分具有挑战性的，这样的检测令人想起大海捞针。因为不同活跃用户发送信号的时间不同，接入点接收到的用户序列也不是同步的，无疑又增大了在接收信号中正确检测出多个用户的难度。一方面，考虑到系统中潜在用户数量巨大，不可能为每个用户分配正交序列。另一方面，非正交序列将不可避免地在检测期间施加多用户干扰。因此，关键的挑战是获得相对大的序列空间，同时获得可靠的检测。

现有技术中申请公布号为CN107306394A公开了一种蜂窝物联网终端信息的获取方法，包括蜂窝物联网终端接收获取蜂窝物联网终端信息的请求消息，请求消息包括服务列表，用于验证外部应用是否有权获取所述蜂窝物联网终端信息。使得CIoT终端可以直接来自处理外部应用的信息获取请求，从而在保证CIoT终端信息安全的基础上，有效降低网络资源消耗和信令流量，并减少网络拥塞的发生。但是其无法获得相对大的序列空间。

基于以上观点，这里研究的基于异步接入的卫星物联网终端身份辨识方法，将用户序列选用为里德-穆勒序列，里德-穆勒序列空间数量级很大，可以满足海量连通的要求。用户序列可以唯一且明确地映射到用户身份标识。因此，接入点可以在正确检测到用户序列后立即推断用户身份标识。同时里德-穆勒序列的结构特性可以用来设计具有低计算复杂度的高效检测算法，在检测到用户序列的同时还可以得到信道估计系数，不用增加额外的计算量去调用信道估计步骤。在异步的检测中，由于对时延信息一无所知，可以采用遗传算法，找到最佳的匹配时延。

发明内容