[发明专利]一种基于优先级的分布式队列随机接入方法

权利要求书

1.一种基于优先级的分布式队列随机接入方法，其特征在于，包括：

步骤(1)：周期性地向每个UTC设备和MTC设备广播系统信息和前导码信息；所述前导码信息包括：前导码数量、前导码划分比率和UTC设备选择概率，所述前导码划分比率为：将前导码分为两组，包括仅供所述UTC设备使用的第一组前导码，以及供所述UTC设备和MTC设备共同使用的第二组前导码；所述UTC设备选择概率为：所述UTC设备选择所述第一组前导码和第二组前导码的概率；

步骤(2)：接收接入请求信息，所述接入请求信息为：每个所述UTC设备和MTC设备根据所述前导码信息，在可供选择的前导码中任意选择一条前导码，并在当前随机接入机会中，通过物理随机接入信道传输选择的前导码，所述UTC设备和MTC设备将选择的前导码作为接入请求信息；

步骤(3)：对所述接入请求信息进行解码，并通过物理下行控制信道向每个所述UTC设备和MTC设备发送随机接入回复信息；

步骤(4)：接收连接请求信息，所述连接请求信息为：每个所述UTC设备和MTC设备根据基站发送的随机接入回复信息，通过物理上行共享信道中的资源块进行传输；

步骤(5)：判断所述连接请求信息是否发生碰撞，若不同的设备选择了同一条前导码，则不同的设备存在碰撞，并执行PDQRA方法；若所述连接请求信息不存在碰撞，则基站通过物理下行共享信道向所述UTC设备和MTC设备发送连接建立信息，并成功接入；

所述步骤(5)中的执行PDQRA方法具体为：将选择相同前导码而导致接入失败的设备组成碰撞分布式队列，所述碰撞分布式队列根据所选前导码的序号进行排序，并依次在下一个随机接入机会中重新接入；

所述碰撞分布式队列根据所选前导码的序号进行排序，还包括：将含有UTC设备的碰撞分布式队列始终排在最前端；

所述UTC设备的平均接入延时的公式为：

其中，U为UTC设备个数，M为MTC设备个数，N为前导码个数，α为前导码划分比率，(1-α)N为第一组前导码个数，αN为第二组前导码个数，p为UTC设备选择第一组前导码的概率，1-p为UTC设备选择第二组前导码的概率，pU为选择第一组前导码的设备数，M+(1-p)U为选择第二组前导码的设备数，T(pU,(1-α)N)为选择第一组前导码的设备的平均接入延时且为一个随机接入机会的持续时间，R(pU,(1-α)N)为选择第一组前导码的UTC设备全部成功接入基站所需的平均随机接入机会个数，并且R(pU,(1-α)N)的公式为：

为从(1-α)N个前导码中随机选取一个的所有排列组合的个数，为从pU个设备中随机选取i个设备的所有排列组合的个数，R(i,(1-α)N)为i个设备使用(1-α)N个前导码资源接入基站所需的平均随机接入机会个数，T(M+(1-p)U,αN)为选择第二组前导码的UTC设备和全部MTC设备成功接入基站的平均接入延时且R(M+(1-p)U,αN)为选择第二组前导码的UTC设备和全部MTC设备成功接入基站所需的平均随机接入机会个数，并且R(M+(1-p)U,αN)的公式为：

为从αN个前导码中随机选取一个的所有排列组合的个数，为从M+(1-p)U个设备中随机选取i个设备的所有排列组合的个数，R(i,αN)为i个设备使用αN个前导码资源接入基站所需的平均随机接入机会个数；

所述全部MTC设备成功接入基站的平均接入延时的最小值为：根据所述UTC设备的平均接入延时，通过对所述前导码划分比率和UTC设备选择概率进行联合调整，得到全部MTC设备成功接入基站的平均接入延时的最小值，公式为：

其中，0≤α≤1，0≤p≤1，t_max为所述UTC设备的接入延时需求。

2.根据权利要求1所述的基于优先级的分布式队列随机接入方法，其特征在于，所述通过对所述前导码划分比率和UTC设备选择概率进行联合调整，得到所述全部MTC设备成功接入基站的平均接入延时的最小值，还包括：采用粒子群优化算法计算得到所述前导码划分比率和UTC设备选择概率的次优解。

3.根据权利要求1所述的基于优先级的分布式队列随机接入方法，其特征在于，所述步骤(2)中的随机接入机会包括5个子帧。

4.根据权利要求1所述的基于优先级的分布式队列随机接入方法，其特征在于，所述步骤(3)中的随机接入回复信息包括：已解码的前导码身份信息、时间对准信息、临时标识符分配信息和上行链路授权信息。