CN111586884A - 多用户随机接入方法、基站、以及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种利用角度域簇稀疏特性的多用户随机接入方法、基站、系统。所述方法包括：步骤1,基站侧接收用户侧的设备接入时给基站发送的信号Q；步骤2,基站侧对接收的信号进行处理；所述步骤二具体为：针对接收信号Q进行傅里叶变换Y＝QW＝AHW+ZW＝AX+N，以将系统模型转换到多天线虚拟角度域；其中矩阵W表示离散傅里叶变换矩阵，X＝HW为角度域的信道信息矩阵；N＝ZW；步骤3,基站侧根据处理后的所述信号，进行导频检测及冲突解决。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种多用户随机接入方法、基站、以及系统。
背景技术
MMTC作为第五代移动通信系统(fifth-generation，5G)的三大场景之一，具有大规模的设备数量、小数据包传输、低移动性及低活跃度的特点，是一种具有稀疏性的通信场景。而传统的基于授权的、基于竞争的随机接入方法具有繁琐的信令交互流程，这不仅会造成过多的时延，同时由于控制信息所占的开销对于MMTC的小数据包来讲显得较大，还会造成频谱资源的浪费。
基于压缩感知(Compressive Sensing，CS)的非授权多用户接入技术是解决该问题的一个方向。CS的核心思想是将一个稀疏或者可压缩的高维信号通过特定的矩阵变换投影到一个低纬度的空间上，在进行信号重建的时候，利用稀疏信号或压缩过的信号的稀疏性，使用线性或非线性的恢复算法重建出原始信号。在基于CS的非授权接入技术中，导频序列采用非正交导频从而支持更多的设备，且同一时刻请求接入的设备数量并不多，可以利用该稀疏特性，将不活跃的设备对应的信道冲击响应视为零值，将活跃设备的信道冲击响应视为非零值，通过相应的压缩感知信号重构算法进行设备活跃度检测和信道状态信息估计。然而，目前已有的基于CS的非授权多用户接入技术均为基于非竞争的随机接入，即在发起接入前需要给小区内的每个用户分配固定的导频。
这会进一步带来两点问题：
1)未来物联网设备的密度激增(106台/km2),即使为每个用户分配非正交导频仍然很难支持如此大规模数量的设备；
2)用户移动性导致频繁的越区切换为提前分配导频带来了困难，因此基于CS的非竞争随机接入仅适用于用户具有较低移动性的场景，系统的扩展性较低。
3)如果采用基于竞争的随机接入，又会带来多用户选择同一导频时的冲突问题。
发明内容
本发明的实施例提供了一种利用角度域簇稀疏特性的多用户随机接入方法、基站、系统，能够减少访问接入冲突。
一种利用角度域簇稀疏特性的多用户随机接入方法，包括以下步骤：
步骤1,基站侧接收用户侧的设备接入时给基站发送的信号Q；具体为：小区内共有
台配备单天线的设备和配备有M根天线的、天线间距为半波长均匀线性阵列的单一基站；每次有
台设备发起接入；每次用户侧有
台活跃设备从非正交的导频序列集合中随机选取一个导频同步地发送给基站以发起接入，即所有设备的帧头对齐；将分配给所述小区的所有导频按列排成一个导频矩阵A，则基站接收到的信号为Q＝AH+Z；其中矩阵H为用户的信道信息矩阵，Z为加性高斯白噪声矩阵；矩阵H的每行为选取对应导频的用户在多根接收天线上的信道响应，如果用户在选取导频时发生冲突，那么矩阵H的对应行为多个冲突用户的信道响应的叠加；矩阵H为行稀疏矩阵，其中非零行表示对应导频被选择，全零行表示对应的导频未被选择；
为小区内的设备数量；
所述活跃设备为：发起接入请求的设备；
步骤2,基站侧对接收的信号进行处理；所述步骤二具体为：针对接收信号Q进行傅里叶变换Y＝QW＝AHW+ZW＝AX+N，以将系统模型转换到多天线虚拟角度域；
其中矩阵W表示离散傅里叶变换矩阵，X＝HW为角度域的信道信息矩阵；N＝ZW；
步骤3,基站侧根据处理后的所述信号，进行导频检测及冲突解决。
本发明还提供一种基站，包括：
接收单元，用于接收用户侧接入时给基站发送的信号Q；具体为：小区内共有
台配备单天线的设备和配备有M根天线的、天线间距为半波长均匀线性阵列的单一基站；每次有
台设备发起接入；每次用户侧有
台活跃设备从非正交的导频序列集合中随机选取一个导频同步地发送给基站以发起接入，即所有设备的帧头对齐；将分配给所述小区的所有导频按列排成一个导频矩阵A，则基站接收到的信号为Q＝AH+Z；其中矩阵H为用户的信道信息矩阵，Z为加性高斯白噪声矩阵；矩阵H的每行为选取对应导频的用户在多根接收天线上的信道响应，如果用户在选取导频时发生冲突，那么矩阵H的对应行为多个冲突用户的信道响应的叠加；矩阵H为行稀疏矩阵，其中非零行表示对应导频被选择，全零行表示对应的导频未被选择；
为小区内的设备数量；
活跃设备为：发起接入请求的设备；
处理单元，用于对接收的信号进行处理；所述步骤二具体为：针对接收信号Q进行傅里叶变换Y＝QW＝AHW+ZW＝AX+N，以将系统模型转换到多天线虚拟角度域；
其中矩阵W表示离散傅里叶变换矩阵，X＝HW为角度域的信道信息矩阵；N＝ZW；
检测单元，用于根据处理后的所述信号，进行导频检测及冲突解决。
一种利用角度域簇稀疏特性的多用户随机接入系统，包括基站和用户侧的设备：
所述基站用于，接收用户侧接入时给基站发送的信号Q；具体为：小区内共有
台配备单天线的设备和配备有M根天线的、天线间距为半波长均匀线性阵列的单一基站；每次有
台设备发起接入；每次用户侧有
台活跃设备从非正交的导频序列集合中随机选取一个导频同步地发送给基站以发起接入，即所有设备的帧头对齐；将分配给所述小区的所有导频按列排成一个导频矩阵A，则基站接收到的信号为Q＝AH+Z；其中矩阵H为用户的信道信息矩阵，Z为加性高斯白噪声矩阵；矩阵H的每行为选取对应导频的用户在多根接收天线上的信道响应，如果用户在选取导频时发生冲突，那么矩阵H的对应行为多个冲突用户的信道响应的叠加；矩阵H为行稀疏矩阵，其中非零行表示对应导频被选择，全零行表示对应的导频未被选择；
为小区内的设备数量；
活跃设备为：发起接入请求的设备；
对接收的信号进行处理；所述步骤二具体为：针对接收信号Q进行傅里叶变换Y＝QW＝AHW+ZW＝AX+N，以将系统模型转换到多天线虚拟角度域；
其中矩阵W表示离散傅里叶变换矩阵，X＝HW为角度域的信道信息矩阵；N＝ZW；
根据处理后的所述信号，进行导频检测及冲突解决。
本发明利用非正交导频序列和多天线虚拟角度域带来了额外的自由度，进一步扩大了支持的活跃用户的数量，并减少了访问接入冲突。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例中，
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的利用角度域簇稀疏特性的多用户随机接入方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种稀疏型MMTC场景的示意图；
图3为一种利用多天线下多用户信号在虚拟角度域簇稀疏特性解决竞争冲突的随机接入方法原理示意图；
图4为本发明实施例提供的一种不同的接入方法下活跃用户数和用户检测成功概率性能对比示意图；
图5为本发明实施例提供的一种不同的接入方法下导频长度和用户检测成功概率性能对比示意图；
图6为本发明实施例提供的一种不同的接入方法下导频数量和用户检测成功概率性能对比示意图。
图7为本发明实施例提供的一种基站的连接示意图；
图8为本发明实施例提供的一种多用户随机接入系统的连接示意图；
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
如图1所示，为本发明所述的一种利用角度域簇稀疏特性的多用户随机接入方法，包括以下步骤：
步骤1,基站侧接收用户侧的设备接入时给基站发送的信号Q；具体为：小区内共有
台配备单天线的设备和配备有M根天线的、天线间距为半波长均匀线性阵列的单一基站；每次有
台设备发起接入；每次用户侧有
台活跃设备从非正交的导频序列集合中随机选取一个导频同步地发送给基站以发起接入，即所有设备的帧头对齐；将分配给所述小区的所有导频按列排成一个导频矩阵A，则基站接收到的信号为Q＝AH+Z；其中矩阵H为用户的信道信息矩阵，Z为加性高斯白噪声矩阵；矩阵H的每行为选取对应导频的用户在多根接收天线上的信道响应，如果用户在选取导频时发生冲突，那么矩阵H的对应行为多个冲突用户的信道响应的叠加；矩阵H为行稀疏矩阵，其中非零行表示对应导频被选择，全零行表示对应的导频未被选择；
为小区内的设备数量；所述活跃设备为：发起接入请求的设备；
步骤2,基站侧对接收的信号进行处理；所述步骤二具体为：针对接收信号Q进行傅里叶变换Y＝QW＝AHW+ZW＝AX+N，以将系统模型转换到多天线虚拟角度域；
其中矩阵W表示离散傅里叶变换矩阵，X＝HW为角度域的信道信息矩阵；N＝ZW；
步骤3,基站侧根据处理后的所述信号，进行导频检测及冲突解决。
所述步骤3具体为：
利用压缩感知算法对角度域的信道信息矩阵X进行重构，重建获得行、行内簇联合稀疏的矩阵Xest；
选出矩阵Xest中T1％能量聚集的行，以选择出得所述行所对应的导频为检测到的导频，并完成导频检测，T1％为非零行能量比例阈值；
所述步骤3还包括：
利用重构后的矩阵的行内簇稀疏特性对冲突用户进行区分，即选出Xest每个非零行中T2％能量聚集的元素，T2％为非零元素能量比例阈值；
如果其中两个相邻元素间隔大于预定阈值T3，则将所述两个元素分为两个不同的簇；否则认为这两个元素属于同一簇；
区分出多个簇后，分别对每个簇向量进行逆傅里叶变换，获得发生冲突的多个用户的信道响应信息，并完成最终的信道估计和冲突解决。
所述方法还包括：
步骤4，基站成功检测用户后，给所述设备下行发送确认字符或冲突解决信息。
所述方法还包括：
步骤5，设备接收到所述信息后，判断是否接入成功；
步骤6，如果接入失败，则所述用户等待预定时间，重新发起接入。
本发明提供一种利用角度域簇稀疏特性的多用户随机接入方法。该方法包括：对于大规模机器类通信中多设备稀疏接入的场景，导频序列采用非正交导频，从而支持更多的设备。用户侧的多设备随机选择导频集合中的导频以发起竞争接入，利用大规模接入的稀疏特性，将未被选择的导频对应的信道冲击响应视为零值，将被选择的导频对应的信道冲击响应视为非零值。同时，本发明在基站侧通过对接收信号的处理，将系统模型转换到多天线虚拟角度域，利用压缩感知相关算法对角度域的信道信息矩阵进行重构，从而完成导频检测。进一步地，多用户信号在虚拟角度域具有簇稀疏特性，本发明利用重构后角度域信道信息矩阵非零行的簇稀疏特性，将选择同一导频的冲突用户在虚拟角度域的信道信息加以区分，以实现多用户接入冲突的解决和信道估计。结果显示，在不同活跃用户数量、不同导频长度、不同导频数量下，本发明方法的用户检测成功概率均高于传统方法。
以下描述本发明的第二实施例。
一种利用角度域簇稀疏特性的多用户随机接入方法，包括以下步骤：
步骤一、用户侧接入。
步骤二、基站侧接收信号的处理。
步骤三、基站侧导频检测及冲突解决。
步骤一中所述的用户侧接入方案具体为：
(1)小区内共有
台配备单天线的设备和配备有M根天线的、天线间距为半波长均匀线性阵列的单一基站。参照图2。由于机器类通信的零星通信特征，每次仅有
台设备发起接入。每次用户侧有
台活跃设备从非正交的导频序列集合中随机选取一个导频同步地发送给基站以发起接入，即所有设备的帧头对齐。将分配给该小区的所有导频按列排成一个导频矩阵A，导频符号可采用但不限于AM(Amplitude Modulation，幅度调制)、PM(Phase Modulation,相位调制)或QAM(QuadratureAmplitude Modulation,正交振幅调制)，例如16QAM、64QAM均可。基站接收到的信号为Q＝AH+Z，其中矩阵H为用户的信道信息矩阵，Z为加性高斯白噪声矩阵。矩阵H的每行为选取对应导频的用户在多根接收天线上的信道响应，如果用户在选取导频时发生冲突，那么矩阵H的对应行为多个冲突用户的信道响应的叠加。同时，由于机器类通信的零星通信特征，矩阵H为行稀疏矩阵，其中非零行表示对应导频被选择，全零行表示对应的导频未被选择。具体为：用户侧接入方案的设计。小区内共有
台设备和单一基站，其中基站配备有M根天线的、天线间距为半波长均匀线性阵列，用户设备则配备单天线。尽管小区内设备总数规模很大，由于机器类通信的零星通信特征，每次仅有
台设备为活跃设备。预先规定各活跃设备间上行发送同步，活跃设备从非正交的导频序列集合中随机选取一个导频发送给基站以发起接入。将分配给该小区的所有导频按列排成一个导频矩阵A，则基站接收到的信号为Q＝AH+Z，其中矩阵H为用户的信道信息矩阵，Z为加性高斯白噪声矩阵；特别地，矩阵H的每行为选取对应导频的用户在多根接收天线上的信道响应，如果用户在选取导频时发生冲突，那么矩阵H的对应行为多个冲突用户的信道响应的叠加。由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例在基于非授权的、基于竞争的接入基础上，通过利用多用户活跃的稀疏特性进行导频检测、利用多天线角度域的簇稀疏特性进行用户冲突解决及信道估计，非正交导频序列和多天线角度域带来的额外自由度大大提高了可支持的活跃用户的数量并缓解了接入冲突。
步骤2、基站侧对接收信号进行处理。基站侧利用大规模天线阵列信道在虚拟角度域的稀疏特性进行随机接入冲突的解决。在仅考虑直射、散射径时，信号的角度扩展较小，如果多个冲突用户具有不同的信号到达角，则基站侧则可以利用多天线虚拟角度域来解决竞争冲突。为将系统模型转换到多天线虚拟角度域，在基站侧需首先对接收信号进行傅里叶变换Y＝QW＝AHW+ZW＝AX+N，其中矩阵W表示离散傅里叶变换矩阵，X＝HW为角度域的信道信息矩阵，N＝ZW。特别地，角度域的信道信息矩阵X保留了矩阵H的行稀疏特性，同时由于多个用户的到达角不同，每个非零行中的非零元素又具有成簇的特性。
步骤三中所述的基站侧导频检测及冲突解决，指利用压缩感知算法对角度域的信道信息矩阵X进行重构，包括但不限于联合利用行稀疏及非零行内簇稀疏特性进行重建性能增强的算法，在利用相关算法重建获得行、行内簇联合稀疏的矩阵Xest后，选出矩阵Xest中T1％能量聚集的行，以这些行所对应的导频为检测到的导频，并完成导频检测。利用重构后的矩阵的行内簇稀疏特性对冲突用户进行区分，即选出Xest每个非零行中T2％能量聚集的元素，如果某两个相邻元素间隔大于一定阈值T3，则将这两个元素分为两个不同的簇，否则认为这两个元素属于同一簇。区分出多个簇后，分别对每个簇向量进行逆傅里叶变换，进一步可以获得发生冲突的多个用户的信道响应信息，并完成最终的信道估计和冲突解决。具体为：利用系统模型Y＝AX+N，已知处理后的接收信号Y以及导频矩阵A，可以采用任一求解行稀疏的压缩感知算法对角度域的信道信息矩阵X进行求解，包括但不限于针对多测量向量系统的OMP(Orthogonal Matching Pursuit，正交匹配追踪)、CoSaMP(CompressiveSampling Matching Pursuit，压缩采样匹配追踪)、SP(Subspace Pursuit,子空间追踪)或任何联合利用行稀疏及非零行内簇稀疏特性进行重建性能增强的算法。如图3所示，在经过重建获得行、行内簇联合稀疏的矩阵Xest后，选出矩阵Xest中T1％能量聚集的行，以这些行所对应的导频为检测到的导频，并完成导频检测。进一步地，选出每行中T2％能量聚集的元素，如果某两个相邻元素间隔大于一定阈值T3，则将这两个元素分为两个不同的簇，否则认为这两个元素属于同一簇。区分出多个簇后，分别对每个簇向量进行逆傅里叶变换，进一步可以获得发生冲突的多个用户的信道响应信息，并完成最终的信道估计和冲突解决。
步骤4、基站成功检测用户后，下行发送确认字符或冲突解决信息，设备接收到该信息后判断是否接入成功，如果接入失败则用户退避等待一段时间并重新发起接入，本方法可以与多种退避方案相结合。
综上所述，本发明实施例一种利用多天线下多用户信号在虚拟角度域簇稀疏特性解决竞争冲突的随机接入方法，可以作为一种非授权的、基于竞争的、利用多天线下多用户信号在虚拟角度域簇稀疏特性解决竞争冲突的随机接入方法，用于大规模机器类通信(Massive Machine-type Communication，MMTC)场景下。利用非正交导频序列和多天线虚拟角度域带来了额外的自由度，进一步扩大了支持的活跃用户的数量，并减少了访问接入冲突。
从图4-图6可以看出，在不同活跃设备数量、不同导频长度、不同导频数量下，本发明的方法用户检测成功概率均高于传统方法。
如图7所示，为本发明所述的一种基站，包括：
接收单元，用于接收用户侧接入时给基站发送的信号Q；具体为：小区内共有
台配备单天线的设备和配备有M根天线的、天线间距为半波长均匀线性阵列的单一基站；每次有
台设备发起接入；每次用户侧有
台活跃设备从非正交的导频序列集合中随机选取一个导频同步地发送给基站以发起接入，即所有设备的帧头对齐；将分配给所述小区的所有导频按列排成一个导频矩阵A，则基站接收到的信号为Q＝AH+Z；其中矩阵H为用户的信道信息矩阵，Z为加性高斯白噪声矩阵；矩阵H的每行为选取对应导频的用户在多根接收天线上的信道响应，如果用户在选取导频时发生冲突，那么矩阵H的对应行为多个冲突用户的信道响应的叠加；矩阵H为行稀疏矩阵，其中非零行表示对应导频被选择，全零行表示对应的导频未被选择；
为小区内的设备数量；
所述活跃设备为：发起接入请求的设备；
处理单元，用于对接收的信号进行处理；所述步骤二具体为：针对接收信号Q进行傅里叶变换Y＝QW＝AHW+ZW＝AX+N，以将系统模型转换到多天线虚拟角度域；
其中矩阵W表示离散傅里叶变换矩阵，X＝HW为角度域的信道信息矩阵；N＝ZW；
检测单元，用于根据处理后的所述信号，进行导频检测及冲突解决。
如图8所示，为本发明所述的一种利用角度域簇稀疏特性的多用户随机接入系统，包括基站和用户侧的设备：
所述基站用于，接收用户侧接入时给基站发送的信号Q；具体为：小区内共有
台配备单天线的设备和配备有M根天线的、天线间距为半波长均匀线性阵列的单一基站；每次有
台设备发起接入；每次用户侧有
台活跃设备从非正交的导频序列集合中随机选取一个导频同步地发送给基站以发起接入，即所有设备的帧头对齐；将分配给所述小区的所有导频按列排成一个导频矩阵A，则基站接收到的信号为Q＝AH+Z；其中矩阵H为用户的信道信息矩阵，Z为加性高斯白噪声矩阵；矩阵H的每行为选取对应导频的用户在多根接收天线上的信道响应，如果用户在选取导频时发生冲突，那么矩阵H的对应行为多个冲突用户的信道响应的叠加；矩阵H为行稀疏矩阵，其中非零行表示对应导频被选择，全零行表示对应的导频未被选择；
为小区内的设备数量；
所述活跃设备为：发起接入请求的设备；
对接收的信号进行处理；所述步骤二具体为：针对接收信号Q进行傅里叶变换Y＝QW＝AHW+ZW＝AX+N，以将系统模型转换到多天线虚拟角度域；
其中矩阵W表示离散傅里叶变换矩阵，X＝HW为角度域的信道信息矩阵；N＝ZW；
根据处理后的所述信号，进行导频检测及冲突解决。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种利用角度域簇稀疏特性的多用户随机接入方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1,基站侧接收用户侧的设备接入时给基站发送的信号Q；具体为：小区内共有
台配备单天线的设备和配备有M根天线的、天线间距为半波长均匀线性阵列的单一基站；每次有
台设备发起接入；每次用户侧有
台活跃设备从非正交的导频序列集合中随机选取一个导频同步地发送给基站以发起接入，即所有设备的帧头对齐；将分配给所述小区的所有导频按列排成一个导频矩阵A，则基站接收到的信号为Q＝AH+Z；其中矩阵H为用户的信道信息矩阵，Z为加性高斯白噪声矩阵；矩阵H的每行为选取对应导频的用户在多根接收天线上的信道响应，如果用户在选取导频时发生冲突，那么矩阵H的对应行为多个冲突用户的信道响应的叠加；矩阵H为行稀疏矩阵，其中非零行表示对应导频被选择，全零行表示对应的导频未被选择；
为小区内的设备数量；
活跃设备为：发起接入请求的设备；
步骤2,基站侧对接收的信号进行处理；所述步骤二具体为：针对接收信号Q进行傅里叶变换Y＝QW＝AHW+ZW＝AX+N，以将系统模型转换到多天线虚拟角度域；
其中矩阵W表示离散傅里叶变换矩阵，X＝HW为角度域的信道信息矩阵；N＝ZW；
步骤3,基站侧根据处理后的所述信号，进行导频检测及冲突解决。
2.根据权利要求1所述的利用角度域簇稀疏特性的多用户随机接入方法，其特征在于，所述步骤3具体为：
利用压缩感知算法对角度域的信道信息矩阵X进行重构，重建获得行、行内簇联合稀疏的矩阵Xest；
选出矩阵Xest中T1％能量聚集的行，以选择出得所述行所对应的导频为检测到的导频，并完成导频检测，T1％为非零行能量比例阈值。
3.根据权利要求2所述的利用角度域簇稀疏特性的多用户随机接入方法，其特征在于，所述步骤3还包括：
利用重构后的矩阵的行内簇稀疏特性对冲突用户进行区分，即选出Xest每个非零行中T2％能量聚集的元素，T2％为非零元素能量比例阈值；
如果其中两个相邻元素间隔大于预定阈值T3，则将所述两个元素分为两个不同的簇；否则认为这两个元素属于同一簇；
区分出多个簇后，分别对每个簇向量进行逆傅里叶变换，获得发生冲突的多个用户的信道响应信息，并完成最终的信道估计和冲突解决。
4.根据权利要求3所述的一种利用角度域簇稀疏特性的多用户随机接入方法，其特征在于，所述方法还包括：
步骤4，基站成功检测用户后，给所述设备下行发送确认字符或冲突解决信息。
5.根据权利要求4所述的一种利用角度域簇稀疏特性的多用户随机接入方法，其特征在于，所述方法还包括：
步骤5，设备接收到所述信息后，判断是否接入成功；
步骤6，如果接入失败，则所述用户等待预定时间，重新发起接入。
6.一种基站，其特征在于，包括：
接收单元，用于接收用户侧接入时给基站发送的信号Q；具体为：小区内共有
台配备单天线的设备和配备有M根天线的、天线间距为半波长均匀线性阵列的单一基站；每次有
台设备发起接入；每次用户侧有
台活跃设备从非正交的导频序列集合中随机选取一个导频同步地发送给基站以发起接入，即所有设备的帧头对齐；将分配给所述小区的所有导频按列排成一个导频矩阵A，则基站接收到的信号为Q＝AH+Z；其中矩阵H为用户的信道信息矩阵，Z为加性高斯白噪声矩阵；矩阵H的每行为选取对应导频的用户在多根接收天线上的信道响应，如果用户在选取导频时发生冲突，那么矩阵H的对应行为多个冲突用户的信道响应的叠加；矩阵H为行稀疏矩阵，其中非零行表示对应导频被选择，全零行表示对应的导频未被选择；
为小区内的设备数量；
所述活跃设备为：发起接入请求的设备；
处理单元，用于对接收的信号进行处理；所述步骤二具体为：针对接收信号Q进行傅里叶变换Y＝QW＝AHW+ZW＝AX+N，以将系统模型转换到多天线虚拟角度域；
其中矩阵W表示离散傅里叶变换矩阵，X＝HW为角度域的信道信息矩阵；N＝ZW；
检测单元，用于根据处理后的所述信号，进行导频检测及冲突解决。
7.一种利用角度域簇稀疏特性的多用户随机接入系统，其特征在于，包括基站和用户侧的设备：
所述基站用于，接收用户侧接入时给基站发送的信号Q；具体为：小区内共有
台配备单天线的设备和配备有M根天线的、天线间距为半波长均匀线性阵列的单一基站；每次有
台设备发起接入；每次用户侧有
台活跃设备从非正交的导频序列集合中随机选取一个导频同步地发送给基站以发起接入，即所有设备的帧头对齐；将分配给所述小区的所有导频按列排成一个导频矩阵A，则基站接收到的信号为Q＝AH+Z；其中矩阵H为用户的信道信息矩阵，Z为加性高斯白噪声矩阵；矩阵H的每行为选取对应导频的用户在多根接收天线上的信道响应，如果用户在选取导频时发生冲突，那么矩阵H的对应行为多个冲突用户的信道响应的叠加；矩阵H为行稀疏矩阵，其中非零行表示对应导频被选择，全零行表示对应的导频未被选择；
为小区内的设备数量；
活跃设备为：发起接入请求的设备；
对接收的信号进行处理；所述步骤二具体为：针对接收信号Q进行傅里叶变换Y＝QW＝AHW+ZW＝AX+N，以将系统模型转换到多天线虚拟角度域；
其中矩阵W表示离散傅里叶变换矩阵，X＝HW为角度域的信道信息矩阵；N＝ZW；
根据处理后的所述信号，进行导频检测及冲突解决。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112218366A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-01-12 | 北京科技大学 | 一种分布式上行多用户随机接入方法 |
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-
2020
- 2020-05-12 CN CN202010395658.2A patent/CN111586884B/zh active Active
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