一种基于用户估计的免授权自适应传输方法技术

本发明专利技术公开了一种基于用户估计的免授权自适应传输方法，包括以下步骤：1)基站在每一时隙结束后观测RB的占用情况，即没有冲突的、有冲突的与空闲的RB数目，通过信道的占用情况及马尔可夫过程进行用户负载估计；2)根据步骤1)估计得到的用户负载进行自适应调配资源，然后根据自适应调配资源的结果进行信息传输，完成基于用户估计的免授权自适应传输，该方法能够实时监测用户侧负载情况，调整资源分配策略，能够满足场景需求，以提高系统应对用户侧突变的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于用户估计的免授权自适应传输方法
本专利技术属于信息传输领域，涉及一种基于用户估计的免授权自适应传输方法。
技术介绍
超可靠低时延通信(URLLC)是第五代移动通信技术(5G)三大应用场景之一，目标支持工业互联网、车联通信所需的超高可靠、超低时延传输业务。5GURLLC的标志性性能指标包括：基站与终端间用户平面空口时延为1ms；同时，对于短32字节数据包的传输，在用户面时延低于1ms的前提下，可靠性应达到99.999％。在传统的蜂窝通信系统中所采用的是授权传输，用户与基站之间需要通过交互，基站完成对用户的授权后方可通信。交互过程显然会引入显著超过1ms的时延。时延主要来源于两方面，一是用户将数据包送至发射机后直到数据包开始在信道上传输的“等待时延”，二是数据包从信道上开始传输至最终传输成功的“传输时延”。其中“等待时延”是由于发射机在发射前导码后仍须等待基站下放授权，这一握手过程将对时延产生恶劣影响。为满足其对时延的要求，免授权传输作为关键技术之一，用户侧在传输数据包前无须等待基站下放授权而直接进行传输，免去“等待时延”，以此大大降低总时延。常见的免授权传输方案总是为用户提前分配固定数目的资源，然而在用户侧空闲时将造成严重的资源浪费；如果用户侧因断电恢复而导致短时间内请求激增，或者用户接入分布产生变化，那么预先分配好的资源将难以胜任，使得时延或可靠性无法达到场景需求。另外，此前基站无法得知用户侧真正活跃的用户数目，只能统计出成功传输的用户数目，这将使得基站很难对某一糟糕的传输结果及时作出反馈。<br>
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于用户估计的免授权自适应传输方法，该方法能够实时监测用户侧负载情况，调整资源分配策略，能够满足场景需求，以提高系统应对用户侧突变的能力。为达到上述目的，本专利技术所述的基于用户估计的免授权自适应传输方法包括以下步骤：1)基站在每一时隙结束后观测RB的占用情况，即没有冲突的、有冲突的与空闲的RB数目，通过信道的占用情况及马尔可夫过程进行用户负载估计；2)根据步骤1)估计得到的用户负载进行自适应调配资源，然后根据自适应调配资源的结果进行信息传输，完成基于用户估计的免授权自适应传输。步骤1)的具体操作为：任一时隙内的用户负载估计，任选型K重复的用户负载估计以及相邻型K重复的用户负载估计。任一时隙内的用户负载估计的具体操作为：设T为1ms内根据子载波间隔划分出的时隙个数，W为可用RB数目，A、B及C分别表示某一时隙观测到的没有冲突、有冲突及空闲的RB数目，N表示待估计的用户负载参数，设表示估计结果，计算关于测量结果的极大后验估计，然后根据所述极大后验估计转变为极大似然估计，然后集合马尔可夫过程，得其中，P表示马尔可夫过程的转移矩阵，((0,0,W)→(A,B,C))表示经过N步转移后的P矩阵中(0,0,W)状态与(A,B,C)状态之间的转移概率。任选型K重复的用户负载估计的具体过程为：计算1ms内用户侧的负载情况其中，计算(A,B,C)至状态空间S中任一状态的转移概率为：根据式(1-10)计算转移矩阵P，然后将计算得到的转移矩阵P代入式(1-6)中，得使P(0,0,WT)→(A,B,C)最大的相邻型K重复的用户负载估计的过程为：确定每时隙开始第一次传输的用户数目φ；计算估计用户符合为：步骤2)在具体操作时，先将用户侧的分布场景判定为突发型场景、平稳型场景及Beta分布型场景中的某一种，其中突发型场景归属于时延容忍型场景，后两者归属于时延敏感型场景，再根据步骤1)估计得到的用户负载进行自适应调配资源，然后根据自适应调配资源的结果进行信息传输。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的基于用户估计的免授权自适应传输方法在具体操作时，基站在每一时隙结束后观测RB的占用情况，然后基于信道占用情况和马尔可夫过程进行用户负载估计，以实时监测用户侧负载情况，然后根据估计得到的用户负载进行自适应调配资源，满足满足场景需求，以提高系统应对用户侧突变的能力。附图说明图1为实施例一的仿真结果说明图；图2为实施例二的仿真结果说明图；图3为本专利技术的工作流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参考图1，本专利技术所述的基于用户估计的免授权自适应传输方法包括以下步骤：1)通过信道占用情况和马尔可夫过程进行用户负载估计基站在每一时隙结束后观测RB(ResourceBlock)的占用情况，即没有冲突的、有冲突的与空闲的RB数目。没有冲突，则说明该RB内有且仅有一个用户占用、且能够成功传输；有冲突，则说明该RB内有两个及以上用户占用、其均视为传输失败；空闲状态，则该RB无用户占用，根据RB的占用情况，使用马尔可夫估计出该时隙内的用户负载。11)任一时隙内的用户负载估计设T为1ms内根据子载波间隔划分出的时隙个数，W为可用RB数目，A、B及C分别表示某一时隙观测到的没有冲突、有冲突及空闲的RB数目，N表示待估计的用户负载参数，则占用情况表示为特定状态(A,B,C)，则有A+B+C＝W。虽然这是观测到的一个固定事实，但是不妨将其视为一个从固定初始状态经过N次转移后的马尔可夫过程的结果，每一个用户的选择均视为一步转移，设表示估计结果，其关于观测结果的极大后验估计为：将极大后验估计转变为极大似然估计，结合马尔可夫过程，得：其中，P表示马尔可夫过程的转移矩阵，N表示P的N次方，((0,0,W)→(A,B,C))表示经过N步转移后的P矩阵中(0,0,W)状态与(A,B,C)状态之间的转移概率，再计算转移矩阵P，具体的，首先根据式(1-3)生成马尔可夫过程的状态空间S，其中，a、b及c的不同取值对应不同的状态组，(a,b,c)∈S：对于状态空间S中的任一状态(A,B,C)，其下一次转移可能的结果及概率分别为：式(1-4)的实际意义分别为：下一个用户在W个RB中选择时，选中了已经有冲突的RB、原本空闲的RB或原本成功的RB；选择后的结果分别为总状态不变、空闲的减少而成功的增加以及成功的减少而冲突的增加，根据公式(1-4)中所列出的概率，计算转移矩阵P中各个元素的值。12)任选型K重复的用户负载估计连续T个时隙的观测，每个时隙估计所得的用户负载为nt(1≤t≤T)，得知1ms内用户侧的负载情况对于K次重复的传输方案，为：然而这种方法估计结果的并不是十分准确，难以胜任资源分配决策对用户负载有严格依赖的场景，因此在上述马尔可夫过程的分析基础上，本专利技术将1ms内所有可用资源联合考虑。类似公式(1-2)可以写出K重复传输方案下1ms联合考虑的总式，其中，(A,B,C)表示该毫秒结束后基站观测到的RB占用总情况，则有：首先根据式(1-7)再次生成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于用户估计的免授权自适应传输方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)基站在每一时隙结束后观测RB的占用情况，即没有冲突的、有冲突的与空闲的RB数目，通过信道的占用情况及马尔可夫过程进行用户负载估计；/n2)根据步骤1)估计得到的用户负载进行自适应调配资源，然后根据自适应调配资源的结果进行信息传输，完成基于用户估计的免授权自适应传输。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于用户估计的免授权自适应传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)基站在每一时隙结束后观测RB的占用情况，即没有冲突的、有冲突的与空闲的RB数目，通过信道的占用情况及马尔可夫过程进行用户负载估计；
2)根据步骤1)估计得到的用户负载进行自适应调配资源，然后根据自适应调配资源的结果进行信息传输，完成基于用户估计的免授权自适应传输。


2.根据权利要求1所述的基于用户估计的免授权自适应传输方法，其特征在于，步骤1)的具体操作为：任一时隙内的用户负载估计，任选型K重复的用户负载估计以及相邻型K重复的用户负载估计。


3.根据权利要求1所述的基于用户估计的免授权自适应传输方法，其特征在于，任一时隙内的用户负载估计的具体操作为：
设T为1ms内根据子载波间隔划分出的时隙个数，W为可用RB数目，A、B及C分别表示某一时隙观测到的没有冲突、有冲突及空闲的RB数目，N表示待估计的用户负载参数，设表示估计结果，计算关于测量结果的极大后验估计，然后根据所述极大后验估计转变为极大似然估计，然后集合马尔可夫过程，得



其中，P表示马尔可夫过程的转移矩阵，((0，0，W)→(A，B，C))表示经过...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜清河，赵梓晓，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61