[发明专利]一种机器型通信系统中低功耗的前导资源分配方法

说明书

本发明涉及一种机器型通信系统中低功耗的前导资源分配方法，在物理随机接入信道受限的情况下，以“接入效率最大”为原则，运用对小区进行空间分组的方法，增加前导资源，独立地对各个小组进行接入控制和前导资源分配，提高接入效率，降低接入消耗功率，适用于低消耗机器型通信场景。

技术领域

本发明涉及一种机器型通信系统中低功耗的前导资源分配方法，属于物联网环境中机器型通信前导资源管理技术领域。

背景技术

机器型通信又被称为机器对机器通信，是发展物联网网络的一种关键技术，在没有人为干预的情况下，机器型通信能够为机器与机器之间提供连接，并且能与人与人通信实现和谐共存。然而这样的通信方式却包括了大量的接入设备，并且由于前导资源的短缺，如果众多接入设备直接接入到现有的无线接入网络中，将会导致接入效率低、随机接入负荷大和接入拥塞的问题，甚至会使人与人的通信产生混乱，并且这些接入设备中包含了大量的低功耗需求的设备，如抄表设备、下水道监测设备等，在这种情况下，如果不对现有的随机接入机制进行改进，还会引起消耗超过预期的问题。接入设备数量控制和前导资源动态分配能够有效的提高接入效率，但是它们当中任何一个都无法单独满足数量如此众多的接入设备需求，因此有人提出了将这两种相结合的方法，在接入设备数较少时，对前导资源进行动态分配，提高接入效率；而在接入设备较多时，对接入设备进行控制，保持一定接入效率的同时，缓解接入拥塞和接入负荷大的现象。但是现有的这种联合前导资源分配方法大多只对接入设备的延迟进行约束，没有考虑低功耗机器型通信低功耗和延迟不敏感的需求，并且没有缓解前导资源短缺的问题，接入效率不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种机器型通信系统中低功耗的前导资源分配方法，在物理随机接入信道受限的情况下，以“接入效率最大”为原则，增加前导资源，独立地对各个小组进行接入控制和前导资源分配，提高接入效率，降低接入消耗功率。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种

机器型通信系统中低功耗的前导资源分配方法，通过针对前导资源的分配，以实现小区范围内机器通信设备对小区通信基站的接入，包括如下步骤：

步骤A.小区通信基站按区域范围，将针对小区划分为预设K个区域组，并获得各个区域组分别所对应的前导数量，接着，基于各个区域组分别所对应的前导数量，分别获得各个区域组的组间距离；

步骤B.小区通信基站分别针对各个区域组，根据区域组中待接入机器通信设备的数量，结合该区域组接入机器通信设备所允许消耗的最大功率P_req，以该区域组中所接入机器通信设备的消耗功率作为约束因子，按如下公式：

获得该区域组所对应的最优机器通信设备接入数量进而获得各个区域组分别所对应的最优机器通信设备接入数量；其中，表示f(x)取最大值所对应的变量x的最优值x^*；C_k表示第k个区域组接入机器通信设备的数量，0＜C_k≤N_k，N_k表示第k个区域组待接入机器通信设备的数量；表示第k个区域组所接入机器通信设备的消耗功率，L_k表示第k个区域组中实际分配的前导资源；表示第k个区域组所接入机器通信设备消耗的平均功率，其中，R_k表示第k个区域组外边缘与小区通信基站的距离，R_k-1表示第(k-1)个区域组外边缘与基站的距离，γ_r表示小区通信基站段需求的最小信干比，P_I表示每赫兹上的干扰功率，B表示物理随机接入信道所占用的带宽，α表示路径衰减因子，p_access(k)＝(C_k/N_k)·p_succ(k)表示第k个区域组中某个机器通信设备成功接入的概率，表示第k个区域组中某个机器通信设备允许接入后成功接入的概率；