一、课题来源与研究背景：本项目来源于广东省科学技术厅，实施周期为2020-01-01至2024-12-31。我国5G网络逐渐向超5G（B5G）技术扩展和演进。B5G新业务对通信技术提出了海量连接、超低时延、极端覆盖等新需求，其无线信道特性与4G/5G系统有着较大的差异。现有的随机接入或免调度接入技术传输的谱效和能效比低，可支持的连接数量少，传输时延大，且仅满足常规覆盖。简化的两步随机接入和竞争式免调度接入，可大幅简化通信流程，满足B5G的新业务需求，但仍面临很大的技术挑战。面向海量连接、超低时延、极端覆盖等需求，需进一步研究简化、高效的两步随机接入和竞争式免调度接入技术。此外，B5G呈现出向空天地海一体化网络演进的趋势。然而，飞行器的高速移动导致较大的多普勒频移，降低了随机接入成功率。因此，研究高速移动条件下的多用户随机接入和切换技术，对建设B5G网络也有重要的现实意义。
二、技术原理及性能指标：本项目聚焦于B5G新型接入与传输技术，利用理论分析、仿真验证、实验测试相结合的手段，在B5G信道模型建模、两步随机接入技术、增强的多用户随机接入技术、基于竞争的免调度数据传输与检测技术等多个技术领域实现突破性创新，并研制新型系统样机。性能指标包括：
1. 基于独立多导频的接入与传输方案以及仿真平台：网络时延达0.5ms以下，覆盖达164dB以上，支持用户包达1000万/小时/MHz；
2. 基于纯数据的接入与传输方案以及仿真平台：网络时延达0.5ms以下，覆盖达164dB以上，支持用户包达1000万/小时/MHz；
3. 两步随机接入及免调度传输技术的新型概念样机以及试验测试平台：网络时延达0.5ms以下，覆盖达164dB以上，支持用户包达1000万/小时/MHz；
4. A2X场景演示系统平台：A2X终端移动速度≥1Ma；A2X随机接入前导序列检测成功率≥99%；A2X单用户随机接入重传次数≤5；A2X平均随机接入请求数25/子帧；A2X小区间切换成功率≥95%；
5. B5G典型信道模型软件仿真平台：最高频率40GHz；最大带宽：10GHz；支持直射、反射、散射、绕射、透射电波传播机制；信道模型时延分辨率1ns；信道模型功率分辨率1dB；信道模型3D空间角度分辨率：1°；支持3D信道建模；
6. CS-MUD软件仿真平台：CS-MUD系统接入成功率≥90%；CS-MUD系统过载率≥1000%。
三、技术的创造性与先进性：
1. B5G无线信道建模技术：结合射线追踪与AI，构建城市、铁路等3D场景及中国人体模型，提升仿真精度。通过深度神经网络分析信道参数，优化非平稳信道建模，解决时变信道预测问题，实现多径识别及空时频联合建模。
2. 多用户独立多导频收发技术：设计随机独立导频降低碰撞率，提升用户接入量；提出纯数据帧结构，节省导频开销，并采用盲检测算法利用数据统计特性解决多用户碰撞问题。
3. A2X随机接入与切换技术：提出部分移位合并前导检测算法，增强覆盖与多普勒容限；针对卫星通信设计非等功率前导及匹配峰值搜索算法。结合流形优化优化MIMO预编码，提升切换性能。
4. 大规模机器类通信接入技术：提出信息长度分集与压缩感知方案，利用非正交导频增强资源利用率；结合深度学习设计自适应检测算法，优化不同用户密度下的接入性能。
四、技术的成熟程度适用范围和安全性：经第三方机构检测，本成果各项技术指标均达到设计要求，技术就绪度达到7级，部分成果形成了技术转化收益。成果适用范围包括支撑通信基础设施建设、辅助支持产品开发及科学研究等，使用安全环保，无电磁生化等污染。
五、应用情况及存在的问题：本项目取得了良好的应用示范效益。

1. 研发了两步随机接入、免调度传输核心技术，研制了先进发射机、接收机技术，为企业基站产品研发和测试做出了直接贡献，累计新增销售收入2499.56万元，累计新增利税141.55万元。
2.提出了无需搭建发射机、直接接收5G现网信号的信道测量新方法，一项授权发明专利向两家企业实现成果转化，产生经济效益99万元。
3. 研发了面向空联网的A2X场景演示系统平台、随机接入关键技术仿真平台、CS-MUD软件仿真平台等多项成果，在多个用户单位进行试用均获正面评价，用于辅助专业教学、科研实验、数据采集、算法比对、技术路线评估等，技术应用示范效应良好。
4. 申请发明专利25件、PCT专利5件，向3GPP国际标准化组织提交了31篇技术提案，并在两步随机接入议题、小包传输等议题中牵头组织了标准讨论工作，极大提升了我国在国际标准化工作中的影响力，推进了B5G相关技术领域的标准化和产业发展，形成了显著的技术创新驱动应用和市场的效益。
六、历年获奖情况：项目获得的研究成果支撑了研究团队人员获得相关的奖项与荣誉，包括：人才项目3项：2021国家自然科学基金优秀青年基金项目、2022广东特支计划科技创新领军人才、2020 深圳市高层次人才；科技奖项3项：2024中国通信学会科技奖自然科学二等奖、2023中国通信学会科学技术奖技术发明一等奖、2022中国信息通信领域十大科技进展；学术奖项3项：2023中国国际通信大会最佳论文奖、2022无线网络与移动系统国际会议最佳学生论文奖、2020无线通信与移动计算国际会议-增强无线网络高级技术研讨会最佳论文奖。