[发明专利]一种大规模MTC与H2H共存场景中基于H2H动态特性的资源分配方法

说明书

本发明公开了一种大规模MTC与H2H共存场景中基于H2H动态特性的资源分配方法，建立MTC与H2H共存场景的系统模型；对大规模MTC与H2H共存场景中资源分配基本参数进行分析；推导每个随机接入机会内带有机器类通信设备身份信息的平均吞吐量；构建资源分配优化问题；采用马尔科夫链对H2H用户在网络中的状态进行建模；分析H2H用户在随机接入与数据发送中状态转移概率；计算H2H业务成功传输概率，并利用不动点迭代算法计算得到平稳分布下的到达速率；计算任意一个H2H用户接入网络并成功完成传输的概率，返回最大MTC吞吐量以及对应的资源配置方案参数集，得到最优的资源配置方案。本发明在保障H2H业务的传输成功概率前提下，最大化大规模MTC业务的吞吐量。

技术领域

本发明属于蜂窝物联网的资源分配技术领域，具体涉及一种大规模MTC与H2H共存场景中基于H2H动态特性的资源分配方法。

背景技术

国际电信联盟无线电通信局(ITU-R)在2015年就确定了5G的三大主要应用场景：增强移动宽带(Enhance Mobile Broadband，eMBB)、大规模机器类通信(massive Machinetype communication，mMTC)和超高可靠低时延通信(UltraReliableLow LatencyCommunication，uRLLC)。即将广泛部署5G网络的应用场景已经不仅仅是在传统的蜂窝网络中实现人与人(Human to human，H2H)通信更高的速率和广域覆盖，还包括大规模的物联网应用。作为物联网的关键支撑技术，M2M(Machine to machine)通信将成为5G的最为重要的组成部分，利用传统蜂窝网络支持并实现M2M通信因此成为5G发展的重大研究领域，未来蜂窝网络设计将面对的是大规模MTC与H2H共存的网络场景。

3GPP标准化组织将通过蜂窝网络支持M2M业务的通信方式定义为机器类通信(Machine type communication，MTC)，并针对MTC对传统蜂窝网络做了适当调整，特别是针对大规模MTC接入可能导致网络拥塞，引入了接入类阻塞(Access Class Barring，ACB)方法，其基本思想为将突发的大规模接入请求在时间上重新均匀分配，从而缓和瞬时的接入碰撞。另一方面，为了减少大规模MTC接入的信令开销，工业界和学术界普遍认可为MTC设计更加精简的随机接入和数据发送流程。

现有蜂窝网络的无线信道资源非常有限，很难同时支撑H2H和大规模MTC的接入与数据传输，因此需要针对大规模MTC与H2H共存场景设计更加合理的上行资源分配方案。现有研究通常仅考虑在随机接入过程中H2H与MTC之间的物理随机接入信道(PRACH)的分配问题，或者单独考虑H2H与MTC之间的物理上行共享信道(Physical Uplink Shared channel，PUSCH)的分配问题。极少数研究者联合考虑了大规模MTC与H2H共存场景下整个上行传输资源，但是这些研究者通常采用简化的模型，在分配PUSCH时假设资源总是充足，并且仅局限于最大化传输速率或者最小化能量消耗，而没有关注到H2H与MTC业务的服务质量的需求，特别是MTC业务接入传统蜂窝网络不能对网络中已有的H2H业务造成明显的影响。因此，有必要针对在MTC与H2H共存场景采用更加合理的数学建模分析资源分配问题，并在保证H2H业务成功传输的前提下对资源分配做优化设计，从而提升MTC的业务质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种大规模MTC与H2H共存场景中基于H2H动态特性的资源分配方法，相比现有研究更加准确地建模H2H业务的动态特性，在保障H2H业务的传输成功概率前提下，最大化大规模MTC业务的吞吐量。

本发明采用以下技术方案：

大规模MTC与H2H共存场景中基于H2H动态特性的资源分配方法，包括以下步骤：

S1、建立MTC与H2H共存场景的系统模型；

S2、对大规模MTC与H2H共存场景中资源分配基本参数进行分析；