[发明专利]一种LTE系统中M2M用户接入的控制方法

权利要求书

1.一种LTE系统中M2M用户接入的控制方法，其特征在于：所述LTE系统中只有H2H用户和M2M用户接入时，所述控制方法为：

1）设LTE系统中有i个H2H用户接入，j个M2M用户接入，M2M用户的接入比率为α，H2H用户和M2M用户的到达率分别满足参数为λ_H和λ_M的泊松分布，P_H,succ为H2H用户随机接入成功的概率，P_M,succ为M2M用户随机接入成功的概率；

2）当前时隙某一信道有i个H2H用户随机接入的概率为

p(nH=i)=λHii!e-λH---(1-1);]]>

当前时隙某一信道有j个M2M用户随机接入的概率为

p(nM=j)=(αλM)jj!e-αλM---(1-2);]]>

因H2H用户的时间容忍度比M2M用户的时间容忍度低，所以H2H用户的数据包一到达，H2H用户优先进行随机接入，此时，M2M用户就必须等待H2H用户使用完信道，释放信道，才可进行随机接入；

3）当有且只有一个H2H用户进行随机接入时，H2H用户才能成功的进行随机接入，H2H用户随机接入成功的概率为

pH,succ=p(nH=1)=λHe-λH---(1-3);]]>

4）M2M用户在没有H2H用户的数据包到达，且当前时隙当前信道有且只有一个M2M用户进行随机接入时，M2M用户才能随机接入成功，M2M用户随机接入成功的概率为

pM,succ=p(nH=0)*p(nM=1)=e-λH*αλMe-αλM---(1-4);]]>

因此，当前时隙某一信道随机接入成功的概率为

Psuccess=pH,succ+pM,succ=λHe-λH+e-λH*αλMe-αλM---(1-5);]]>

5）当P_success取最大值时，对第（1-5）式进行求导，可得其一阶导数为

Psuccess'=λMe-λH-αλM(1-αλM)---(1-6);]]>

令（1-6）式等于0，则可得对（1-6）式求二阶导数，可得

Psuccess''=λMe-λH-αλM(αλM2-2λM)---(1-7)]]>

将代入第（1-7）式，可得

Psuccess′′=-λM2e-λH-1<0,]]>所以P_success在时取得最大值，即当令时，M2M用户随机接入成功率最高。

2.一种LTE系统中M2M用户接入的控制方法，其特征在于：所述LTE系统中有一级用户、二级用户、三级用户接入时，所述控制方法为：

1）设定一级用户的时间容忍度最低，二级用户的时间容忍度次之，三级用户的时间容忍度最高；一级用户、二级用户和三级用户的达到率分别满足参数为λ₁、λ₂、λ₃的泊松分布；一级用户到达时，优先发起随机接入；二级用户到达时，若此时没有一级用户发起随机接入，则让二级用户以比率α₂进行随机接入，而不管此时是否有三级用户到达；当三级用户到达时，若此时既没有一级用户进行随机接入，也没有二级用户进行随机接入，那么三级用户则以比率α₃进行随机接入；一级用户到达的个数用n₁表示，二级用户达到的个数用n₂表示，三级用户到达的个数用n₃表示；

2）当前时隙某一信道有i个一级用户随机接入的概率为

p(n1=i)=λ1ii!e-λ1---(2-1);]]>

3）当前时隙某一信道有j个二级用户随机接入的概率为

p(n2=j)=(α2λ2)jj!e-α2λ2---(2-2);]]>

4）当前时隙某一信道有k个三级用户随机接入的概率为

p(n3=k)=(α3λ3)kk!e-α3λ3---(2-3);]]>

5）则，一级用户随机接入成功的概率为：

P1,su=p(n1=1)=λ1e-λ1---(2-4);]]>

二级用户的随机接入成功的概率为：

P2,su=p(n1=0)p(n2=1)=e-λ1*α2λ2e-α2λ2---(2-5);]]>

三级用户随机接入成功的概率为：

P3,su=p(n1=0)p(n2=0)p(n3=1)=e-λ1*e-α2λ2*α3λ3e-α3λ3---(2-6);]]>

6）因此，该时隙某一信道成功接入的概率为：

Psu=P1,su+P2,su+P3,su=λ1e-λ1+e-λ1*α2λ2e-α2λ2+e-λ1*e-α2λ2*α3λ3e-α3λ3---(2-7);]]>

7）当P_su取最大值时，需要对（2-7）式分别求关于α₂和α₃的一阶偏导和二阶偏导，则P_su对α₂的一阶偏导为：

P11=∂Psu∂α2=λ2e-λ1-α2λ2-α2λ22e-λ1-α2λ2-α3λ3λ2e-α3λ3]]>

=λ2e-λ1-α2λ2(1-α2λ2-α3λ3e-α3λ3)---(2-8);]]>

P_su对α₃的一阶偏导为：

P12=∂Psu∂α3=λ3e-λ1-α2λ2-α3λ3-α3λ32e-λ1-α2λ2-α3λ3]]>

=λ3e-λ1-α2λ2-α3λ3(1-α3λ3)---(2-9);]]>

P_su对α₂的二阶偏导为：

P21=∂2Psu∂α22=∂P11∂α2=-λ22e-λ1-α2λ2(1-α2λ2-α3λ3e-α3λ3)-λ22e-λ1-α2λ2]]>

=-λ22e-λ1-α2λ2(2-α2λ2-α3λ3e-α3λ3)---(2-10);]]>

P_su对α₃的二阶偏导为：

P22=∂2Psu∂α32=∂P12∂α3=-λ32e-λ1-α2λ2-α3λ3(1-α3λ3)-λ32e-λ1-α2λ2-α3λ3]]>

=-λ32e-λ1-α2λ2-α3λ3(2-α3λ3)---(2-11);]]>

P_su对α₂、α₃的二阶混合偏导为：

P23=∂2Psu∂α2∂α3=∂P11∂α3=λ2e-λ1-α2λ2(λ3e-α3λ3-λ32α3λ3)]]>

=-λ2e-λ1-α2λ2λ3e-α3λ3(1-λ3α3)]]>

=-λ2λ3e-λ1-α2λ2-α3λ3(1-α3λ3)---(2-12);]]>

令（2-8）式等于0，可得：

α2=1-α3λ3e-α3λ3λ2---(2-13);]]>

令（2-9）式等于0，可得：

α3=1λ3---(2-14);]]>

将（2-14）式代入（2-13）式可得：

α2=1-e-1λ2---(2-15);]]>

将（2-14）式和（2-15）式分别代入（2-10）、（2-11）、（2-12）式，可得：

P21=-λ22e-λ1-1+e-1(2-1+e-1-e-1)=-λ22e-λ1-1+e-1---(2-16);]]>

P22=-λ32e-λ1-1+e-1-1=-λ32e-λ1+e-1-2---(2-17);]]>

P23=-λ2λ3e-λ1-1+e-1-1(1-α3λ3)=0---(2-18);]]>

由（2-16）、（2-17）、（2-18）式可得：

且P₂₁＜0；

所以，P_su在α2=1-e-1λ2,]]>α3=1λ3]]>时得到最大值。