基于大规模多天线阵列的免授权随机接入技术（mGFRA）
mMIMO-GFRA（缩写：mGFRA）是一种新型的低功率广域网（LPWAN）技术。mMIMO-GFRA可以看成是多信道时隙ALOHA与mMIMO接收机的结合；其核心思想是在最小化用户接入信令开销的同时，利用频分复用和空分复用以支持大量用户的并行接入（如图1所示）。
图1 mMIMO-GFRA示意图
具体地说，mMIMO-GFRA系统划分了多个信道用于随机接入，各用户随机选择一个信道进行导频及数据的发送。在各信道上，基站利用接收到的导频信号获得各用户的信道估计后，利用波束成形对叠加在一起的用户数据信号进行解调，从而恢复各用户发送的数据（如图2所示）。相比现有的LPWAN技术，mMIMO-GFRA具有大容量、高可靠、低延时、低功耗和远距离等特点。可以作为技术基础服务于未来LPWAN多样化的应用场景。
图2 mMIMO-GFRA流程图
图3 相关瑞利衰落信道下mMIMO-GFRA的接入成功率随可选信道数C和接入终端数变化的曲线图
表1 相关瑞利衰落信道下信道容量增益与天线数的关系
图3在相关瑞利衰落信道下仿真对比了mMIMO-GFRA的接入成功率与传统单天线系统中的免授权随机接入的接入成功率。仿真中，天线数M固定为200。导频数P固定为128。上行接收信噪比固定为0dB。从图中可以看出，为了支持相同数量终端以95%的成功率接入信道，mMIMO-GFRA相较于传统单天线系统中的免授权随机接入能够提高100倍的信道容量增益。从频谱资源利用的角度看，相当于mMIMO-GFRA通过200根天线换来了100倍的频谱资源利用效率。表1对不同天线数下的仿真结果进行统计，进一步给出了mMIMO-GFRA中大规模天线所带来的网络用户容量增益与不同的天线数的对应关系。可以看出，随着天线的增加，mMIMO-GFRA的信道容量增益也随之增加。换句话说，mMIMO-GFRA网络用户容量随着大规模MIMO中天线数的增加而增加。这也验证了mMIMO-GFRA在面向未来海量机器类终端接入需求时的可靠性和有效性。
详细信息请参考论文：
Success Probability of Grant-Free Random Access With Massive MIMOMultiple Preambles for High Success Rate of Grant-Free Random Access With Massive MIMO