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LTE随机接入技术的研究的中期报告
简介：
随机接入技术是LTE系统中最基本的接入技术，其主要用于UE的AcessStratum首次接入网络和切换到新的小区。随机接入技术的性能直接影响到系统的接入容量和用户接入质量。因此，研究LTE随机接入技术对提高系统性能具有十分重要的意义。
本中期报告主要介绍LTE随机接入技术的研究进展，包括传统的基于ALOHA的随机接入技术以及新型的随机接入技术，如RACH前导码随机化、非竞争性随机接入等。本报告主要针对这些技术的性能分析及优化方法展开讨论。
一、传统的随机接入技术
1.ALOHA原理
ALOHA是一种简单的随机接入技术，其原理如下图所示。
UE发送接入请求（Preamble）时，将Preamble直接广播出去，一般情况下会发生碰撞。当BS收到请求数量为0时，会发送一个随机回复（RandomAccessRespone），通知UE发送RRCConnectionRequest。
ALOHA存在的主要问题是碰撞问题，当多个UE同时发出请求时，由于没有调度和质量保证，容易发生碰撞，从而降低系统的接入容量和用户体验。
2.基于ALOHA的改进方案
基于ALOHA的改进方案主要包括以下两种：
·基于快速重传的改进方案
如SlottedALOHA和CSMA（CarrierSenseMultipleAccess）等，这些方案在ALOHA的基础上增加了冲突检测和重传机制，减小了碰撞概率，提高了系统效率。
·基于非竞争性随机接入的改进方案
这些方案通过将UE的接入请求划分为不同的组，每个组只有一个UE竞争资源，其他UE不参与竞争，从而减小碰撞概率，提高系统效率。常见的非竞争性随机接入方案有单独接入、预留机制、异步预留机制等。
二、新型的随机接入技术
1.RACH前导码随机化
UE通过RACH（RandomAccessChannel）接入网络时，需要发送一个带有前导码（Preamble）的接入请求。RACH前导码随机化是在传输前导码前，对前导码进行伪随机码序列的加扰处理，以增加前导码的多样性，减小碰撞概率，提高系统效率。目前，RACH前导码随机化已被广泛应用LTEFDD/TDD等网络中。
2.非竞争性随机接入
非竞争性随机接入是指在UE发送接入请求期间，其他UE不参与竞争，从而减小碰撞概率，提高系统效率。目前，非竞争性随机接入被广泛应用于NB-IoT等物联网网络中。
三、性能分析及优化方法
1.碰撞概率
在随机接入技术中，碰撞问题是最关键的问题。碰撞概率与UE数量、带宽、前导码数量等因素有关。对碰撞概率的研究有助于优化随机接入技术的参数和调度算法，提高系统效率。
2.接入容量
接入容量是指在给定的极限条件下，可以支持的最大用户接入数量。接入容量直接影响系统的用户数量和用户接入体验。因此，研究接入容量和优化方法具有重要意义。
3.接入延迟
在UE发送接入请求后，到RRCConnection建立需要一定的时间。接入延迟与多径效应、信号质量等因素有关。减小接入延迟对提高用户体验和系统效率具有重要意义。
综上所述，随着LTE网络的不断发展，随机接入技术的研究也在不断深入。传统的基于研究ALOHA的改进和新型的随机接入技术，都在不同程度上提高了系统的接入效率。随机接入技术的研究应注重性能分析和优化方法，以提高系统的用户体验和接入容量。