[发明专利]一种基于优先级的分布式队列随机接入方法

说明书

本发明涉及一种基于优先级的分布式队列随机接入方法，包括：周期性地向UTC和MTC设备广播系统信息和前导码信息；接收接入请求信息：设备根据前导码信息，在可供选择的前导码中任意选择一条前导码，设备将选择的前导码作为接入请求信息；对接入请求信息进行解码，并通过每个设备发送随机接入回复信息；接收连接请求信息：每个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生成；判断连接请求信息是否发生碰撞，若存在碰撞，则执行PDQRA方法；若不存在碰撞，则成功接入。本发明能够通过调整前导码划分比率和UTC设备选择概率来改善接入性能，不但能保证UTC设备接入延时，还可最小化MTC设备的接入延时。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种基于优先级的分布式队列随机接入方法。

背景技术

近年来，智能互联型社会在5G移动通信技术的推动下迅猛发展。面对激增的数据和设备，新空口技术发挥着重要作用。网络数据中心(Internet Data Center，IDC)预计2023年5G网络的设备接入量将达到10亿，占全球所有移动设备的9％。与此同时，包括增强型移动宽带、大规模机器类型通信和高可靠低延时通信在内的混合业务接入是5G无线通信系统的新趋势。传统单类型终端接入问题中，学术界和工业界主要考虑用户的接入成功率问题，而当有混合业务如低延时业务时，适用于传统通信的接入机制无法保证业务的时延需求，因此需要研究并设计一种适合多业务接入的随机接入机制，以保证不同类型业务的服务质量。

然而，现有的蜂窝物联网无法实现大规模机器类型通信(machine typecommunication，MTC)设备接入，海量的接入设备将会导致在无线接入网、业务信道、核心网处拥塞，严重的接入拥塞问题将会引起较高的接入失败率以及难以忍受的系统延时。目前已有许多工作展开研究来解决随机接入问题，如将有限的资源进行合理分配，或采用不同的退避机制来缓解拥塞从而提高设备接入成功概率。有研究者提出了经典的接入类限制(access class barring，ACB)退避机制，通过设置接入概率和退避时间，部分设备被限制接入网络，从而减少接入请求数，以缓解接入拥塞问题。基于ACB机制，有研究者通过对物理随机接入信道(physical random access channel，PRACH)和物理上行共享信道(physicaluplink shared channel，PUSCH)资源联合动态分配来进一步提高传输效率。此外，还有人提出了增强型接入限制(enhanced access barring，EAB)机制来增强接入性能，不同类别的设备只能在固定时间窗中请求接入。还有研究者提出了基于寻呼的接入机制，设备处于休眠状态直到基站发出寻呼信号。研究者还提出了一种基于分组的接入机制，组头充当网关聚合上行传输数据以及分配下行数据。此外，一种基于分布式队列的接入机制也被提出，接入失败的设备进入队列等待重新接入。但大多数相关工作均只考虑单一类型业务场景，不适用于多种业务的混合场景，且不能保证高优先级设备的性能要求。

针对多业务混合场景，许多研究提出基于优先级的接入方案。有研究者提出为高可靠低延时类型通信(UTC)设备预留一些前导码资源来保证其接入延时需求。然而仍有一些问题亟需解决来进一步增强接入性能。首先，当多种异构业务同时发出接入请求时，如何划分接入优先级，使得接入机制可以均衡不同的业务需求。其次，传统基于竞争的接入机制碰撞概率高，无法保证低延时业务的服务质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于优先级的分布式队列随机接入方法，在保证UTC设备接入延时需求的同时，通过联合优化前导码划分比率和UTC设备选择概率，来最小化MTC设备的接入延时。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于优先级的分布式队列随机接入方法，包括：