带冲突检测的两阶段无连接协议资源分配方法组成比例

本发明专利技术提出了一种带冲突检测的两阶段无连接协议资源分配方法，具体包括以下步骤：S1：基于冲突检测功能确定当前接入周期发送成功的调度请求前导数ns,SR(i)和分配给数据传输的时频资源块数目Rdata(i)；S2：获取当前接入周期和上一接入周期分配给调度请求的时频资源块数目RSR(i)和RSR(i‑1)；S3：按照

【技术实现步骤摘要】
带冲突检测的两阶段无连接协议资源分配方法
本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种带冲突检测的两阶段无连接协议资源分配方法。
技术介绍
大规模机器类通信(mMTC，massivemachinetypecommunications)是第五代移动通信定义的三大典型应用场景之一，是3GPP为智慧城市、智能能源、环境监测等以传感和数据采集为目标的应用场景提出的一种海量低功耗广域覆盖技术，面临海量连接、超低功耗、广域覆盖与深度覆盖、信令与数据相互触发等技术挑战。当海量机器类终端(MTD，machinetypedevices)短时间内同步入网时，其业务模式将表现出明显的瞬时突发特性,该特性将造成承载网络严重的流量过载或网络拥塞，尤其是资源稀少的无线接入网及其控制平面。为缓解上述问题，研究者们提出了诸如分类受控接入、动态资源分配、专属的退避机制以及无连接接入协议等候选解决方案。其中，前三类为3GPP标准化进程中的过渡策略，期望通过充分利用和优化现有网络技术来承载mMTC业务。无连接接入作为5GmMTC的长期策演进策略，允许MTD无需建立无线承载就进行小数据传输，可最大程度降低系统信令开销与MTD能耗，是解决mMTC海量连接问题的重要研究方向之一。在现有研究基础上，无连接接入宏观上可分为一阶段无连接接入(OSCLA)和两阶段无连接接入(TSCLA)两大类。当采用OSCLA时，MTD直接以竞争接入的方式发送小数据包,如编码时隙ALOHA及其改进型。除极少的同步开销外，直接竞争接入几乎不引入额外的系统信令开销，但随着MTD终端数的增加OSCLA性能将竞争接入冲突概率的增加急剧降低。尽管该问题可在一定程度上通过ALOHA或多前导单次随机接入等方式部分解决，但这需要重新设计MTD与基站的无线接入协议，存在后向兼容的问题。当采用TSCLA时，MTD需要发送调度请求后才能开始小数据包发送。尽管发送调度请求会引入额外的时延，但TSCLA却可据此合理分配调度请求阶段和数据传输阶段的资源达到提高系统吞吐量、最大化资源利用率的目的。更为重要的是TSCLA的两阶段工作方式与现行蜂窝网的资源预约型无线接入协议相仿，无需过多协议修改即可应用，不存在后向兼容问题。简言之，OSCLA因采用竞争接入而更适合低负载场景的小包传输；而TSCLA因可合理调度请求阶段和数据传输阶段资源配比而更适合中高负载场景。进一步的，TSCLA源于现行蜂窝网的两阶段资源预约型无线接入协议，根据其资源分配方式可进一步分为三个子类。为描述方便，本专利技术将这三个子类按序编号为TSCLA1，TSCLA2，TSCLA3并将其工作原理概述如下：(1)TSCLA1为每一个调度请求申请绑定一个固定的数据传输资源，而TSCLA2与TSCLA3无需这样的一一对应关系。(2)TSCLA2为每一个活跃的调度请求申请随机分配有限的数据传输资源，这需要基站反馈调度请求申请空闲或活跃的信息，即调度请求申请的两状态反馈。(3)TSCLA3为每一个成功的调度请求申请随机分配有限的数据传输资源，这需要基站反馈调度请求申请空闲、成功或冲突的信息，即需在活跃调度请求申请的基础上进行冲突检测以反馈调度请求申请的三状态信息。对三种两阶段无连接接入子类的研究现状，分别如下：TSCLA1工作原理简单，其工作原理和性能分析已经较为成熟。TSCLA2最优资源分配策略可参考现行蜂窝网两阶段资源预约型无线接入协议的相关研究。现有研究推导了当用户数、调度请求资源和数据传输资源给定时，成功完成调度请求申请和数据传输两个阶段的用户数的概率密度函数；也有完整的推导了当用户数和总资源数给定时，TSCLA2的性能极限与达到该极限时调度请求阶段与数据传输阶段的最优资源分配策略。针对TSCLA3，仅有少量研究给出了调度请求阶段与数据传输阶段最优资源分配的穷举法数值解。现有研究尚未对TSCLA3的工作特点、性能极限以及调度请求阶段与数据传输阶段最优资源分配的解析解等方向进行全面的刻画。因此在对TSCLA3的方法优化上，现有技术仍处于欠缺状态。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提出了一种带冲突检测的两阶段无连接协议资源分配方法，主要应用于TSCLA3协议场景，为mMTC相关的无线接入协议的最优资源分配提供一种参考，实现利用较少的性能损失达到无需用户数估计的最优资源分配的目的。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种带冲突检测的两阶段无连接协议资源分配方法，其关键在于包括以下步骤：S1：基于冲突检测功能确定当前接入周期发送成功的调度请求前导数ns,SR(i)和分配给数据传输的时频资源块数目Rdata(i)；S2：获取当前接入周期和上一接入周期分配给调度请求的时频资源块数目RSR(i)和RSR(i-1)；S3：按照确定下一接入周期分配给调度请求的时频资源块数目，其中：Δ(i)＝ns,SR(i)-Rdata(i)，表示当前接入周期发送成功的调度请求前导数与分配给数据传输的时频资源块数目的差值；Δ(i-1))表示上一接入周期发送成功的调度请求前导数与分配给数据传输的时频资源块数目的差值；i表示接入周期的序列号，RSR(0)，RSR(1)以及Δ(0)通过参数初始化步骤确定。可选地，RSR(0)和RSR(1)采用直接赋值法进行参数初始化，随机选择区间1,R-1内任意两个不同值，其中R为系统时频资源块的总数。可选地，RSR(0)和RSR(1)采用间接赋值法进行参数初始化；设其中和分别表示第0个和第1个接入周期内的估计用户数，通过求解隐式方程：确定分配给调度请求的时频资源块的最大数目和n作为估计用户数的变量，表示估计用户数为n时分配给调度请求的时频资源块的最大数目，k为每个时频资源块提供的前导码数量，R为系统时频资源块的总数，为最大用户数量，Wx·表示第x∈0，1类LambertW函数，Δ0为一个微小的摄动量，避免了因为而导致无法初始化算法。可选地，系统分配给调度请求的时频资源块中，每个时频资源块提供k个前导码，且每个前导码可供一个终端设备进行一次调度申请。可选地，系统分配给数据传输的时频资源块中，每个时频资源块可供一个终端设备进行一次数据传输。本专利技术的显著效果是：在一定程度上折衷了TSCLA3因检测发送成功或冲突的调度请求前导码而需要的复杂度，即充分发掘了TSCLA3协议检测发送成功或冲突的调度请求前导码的能力，利用较少的性能损失，实现了无需用户数估计的最优资源分配。且经过数值仿真，得出本专利技术方法与已知每个接入周期内用户数的理想方法的性能差异可控制在4％以内，为mMTC相关的无线接入协议的最优资源分配提供了一种可用的方案。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本专利技术方法流程图；图2为与n的关系(R＝300)；图3为nmax、ns,max与RSR的关系(R＝300)；图4为本专利技术方法与理想方法nsi的对比。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术方法流程如图1所示，其具体步骤如下：S1：基于冲突检测功能确定当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带冲突检测的两阶段无连接协议资源分配方法，其特征在于包括以下步骤：S1：基于冲突检测功能确定当前接入周期发送成功的调度请求前导数ns,SR(i)和分配给数据传输的时频资源块数目Rdata(i)；S2：获取当前接入周期和上一接入周期分配给调度请求的时频资源块数目RSR(i)和RSR(i‑1)；S3：按照

【技术特征摘要】
1.一种带冲突检测的两阶段无连接协议资源分配方法，其特征在于包括以下步骤：S1：基于冲突检测功能确定当前接入周期发送成功的调度请求前导数ns,SR(i)和分配给数据传输的时频资源块数目Rdata(i)；S2：获取当前接入周期和上一接入周期分配给调度请求的时频资源块数目RSR(i)和RSR(i-1)；S3：按照确定下一接入周期分配给调度请求的时频资源块数目，其中：Δ(i)ns,SR(i)-Rdata(i)，表示当前接入周期发送成功的调度请求前导数与分配给数据传输的时频资源块数目的差值；Δ(i-1)表示上一接入周期发送成功的调度请求前导数与分配给数据传输的时频资源块数目的差值；i表示接入周期的序列号，RSR(0)，RSR(1)以及Δ(0)通过参数初始化步骤确定。2.根据权利要求1所述的带冲突检测的两阶段无连接协议资源分配方法，其特征在于：RSR(0)和RSR(1)采用直接赋值法进行参数初始化，随机选择区间1,R-1内任意两个不同值，其中R为...

【专利技术属性】
技术研发人员：简鑫，王芳，宋健，方伟，蒋欣，谭晓衡，曾孝平，胡鑫，张军会，刘宇昊，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50