LTE隨機(jī)接入技術(shù)的研究的中期報(bào)告

LTE隨機(jī)接入技術(shù)的研究的中期報(bào)告簡(jiǎn)介：隨機(jī)接入技術(shù)是LTE系統(tǒng)中最基本的接入技術(shù)，其主要用于UE的AcessStratum首次接入網(wǎng)絡(luò)和切換到新的小區(qū)。隨機(jī)接入技術(shù)的性能直接影響到系統(tǒng)的接入容量和用戶接入質(zhì)量。因此，研究LTE隨機(jī)接入技術(shù)對(duì)提高系統(tǒng)性能具有十分重要的意義。本中期報(bào)告主要介紹LTE隨機(jī)接入技術(shù)的研究進(jìn)展，包括傳統(tǒng)的基于ALOHA的隨機(jī)接入技術(shù)以及新型的隨機(jī)接入技術(shù)，如RACH前導(dǎo)碼隨機(jī)化、非競(jìng)爭(zhēng)性隨機(jī)接入等。本報(bào)告主要針對(duì)這些技術(shù)的性能分析及優(yōu)化方法展開(kāi)討論。一、傳統(tǒng)的隨機(jī)接入技術(shù)1.ALOHA原理ALOHA是一種簡(jiǎn)單的隨機(jī)接入技術(shù)，其原理如下圖所示。UE發(fā)送接入請(qǐng)求（Preamble）時(shí)，將Preamble直接廣播出去，一般情況下會(huì)發(fā)生碰撞。當(dāng)BS收到請(qǐng)求數(shù)量為0時(shí)，會(huì)發(fā)送一個(gè)隨機(jī)回復(fù)（RandomAccessRespone），通知UE發(fā)送RRCConnectionRequest。ALOHA存在的主要問(wèn)題是碰撞問(wèn)題，當(dāng)多個(gè)UE同時(shí)發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，由于沒(méi)有調(diào)度和質(zhì)量保證，容易發(fā)生碰撞，從而降低系統(tǒng)的接入容量和用戶體驗(yàn)。2.基于ALOHA的改進(jìn)方案基于ALOHA的改進(jìn)方案主要包括以下兩種：·基于快速重傳的改進(jìn)方案如SlottedALOHA和CSMA（CarrierSenseMultipleAccess）等，這些方案在ALOHA的基礎(chǔ)上增加了沖突檢測(cè)和重傳機(jī)制，減小了碰撞概率，提高了系統(tǒng)效率?！せ诜歉?jìng)爭(zhēng)性隨機(jī)接入的改進(jìn)方案這些方案通過(guò)將UE的接入請(qǐng)求劃分為不同的組，每個(gè)組只有一個(gè)UE競(jìng)爭(zhēng)資源，其他UE不參與競(jìng)爭(zhēng)，從而減小碰撞概率，提高系統(tǒng)效率。常見(jiàn)的非競(jìng)爭(zhēng)性隨機(jī)接入方案有單獨(dú)接入、預(yù)留機(jī)制、異步預(yù)留機(jī)制等。二、新型的隨機(jī)接入技術(shù)1.RACH前導(dǎo)碼隨機(jī)化UE通過(guò)RACH（RandomAccessChannel）接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要發(fā)送一個(gè)帶有前導(dǎo)碼（Preamble）的接入請(qǐng)求。RACH前導(dǎo)碼隨機(jī)化是在傳輸前導(dǎo)碼前，對(duì)前導(dǎo)碼進(jìn)行偽隨機(jī)碼序列的加擾處理，以增加前導(dǎo)碼的多樣性，減小碰撞概率，提高系統(tǒng)效率。目前，RACH前導(dǎo)碼隨機(jī)化已被廣泛應(yīng)用LTEFDD/TDD等網(wǎng)絡(luò)中。2.非競(jìng)爭(zhēng)性隨機(jī)接入非競(jìng)爭(zhēng)性隨機(jī)接入是指在UE發(fā)送接入請(qǐng)求期間，其他UE不參與競(jìng)爭(zhēng)，從而減小碰撞概率，提高系統(tǒng)效率。目前，非競(jìng)爭(zhēng)性隨機(jī)接入被廣泛應(yīng)用于NB-IoT等物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中。三、性能分析及優(yōu)化方法1.碰撞概率在隨機(jī)接入技術(shù)中，碰撞問(wèn)題是最關(guān)鍵的問(wèn)題。碰撞概率與UE數(shù)量、帶寬、前導(dǎo)碼數(shù)量等因素有關(guān)。對(duì)碰撞概率的研究有助于優(yōu)化隨機(jī)接入技術(shù)的參數(shù)和調(diào)度算法，提高系統(tǒng)效率。2.接入容量接入容量是指在給定的極限條件下，可以支持的最大用戶接入數(shù)量。接入容量直接影響系統(tǒng)的用戶數(shù)量和用戶接入體驗(yàn)。因此，研究接入容量和優(yōu)化方法具有重要意義。3.接入延遲在UE發(fā)送接入請(qǐng)求后，到RRCConnection建立需要一定的時(shí)間。接入延遲與多徑效應(yīng)、信號(hào)質(zhì)量等因素有關(guān)。減小接入延遲對(duì)提高用戶體驗(yàn)和系統(tǒng)效率具有重要意義。綜上所述，隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，隨機(jī)接入技術(shù)的研究也在不斷深入。傳統(tǒng)的基于研究ALO