一種mtc設備隨機接入蜂窩網絡的方法

一種mtc設備隨機接入蜂窩網絡的方法
【專利摘要】本發明公開了一種MTC設備隨機接入蜂窩網絡的方法，以解決當前蜂窩系統中當大量MTC設備進行隨機接入時引起的網絡擁塞問題；方法包括：將小區內MTC設備進行分組并把隨機接入過程分為局域競爭和廣域接入兩個子過程，每個MTC設備可以在兩個功率水平下發送信號，其中在較低的功率水平信號下只能到達局域區域，在較高功率水平下信號能到達基站，MTC設備首先以低的功率在局域內發送前導信號即開展局域競爭子過程，若此次局域競爭勝出后接著以較高的功率水平在廣域向基站發送前導信號，以與基站建立無線資源控制RRC連接。采用本發明技術方案，能夠降低MTC設備接入蜂窩網絡的接入延時，提高蜂窩系統中無線資源的利用率。
【專利說明】一種MTC設備隨機接入蜂窩網絡的方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬于通信領域，涉及一種MTC設備隨機接入蜂窩網絡的方法。

【背景技術】
[0002] MTC (Machine-Type Communications,機器通信）是指一臺機器設備將數據發送到 另一臺機器設備。MTC可以將所有能通信的設備接入網絡，在未來的物聯網領域會有廣泛的 應用，與H2H通信不同的地方是，MTC通信有更少的人的參與，大多數任務都有機器本身自 動化完成。比如智能電表可以自動的上報用戶的用電量，在智能交通中可以實時的觀測車 輛流量。隨著4G網絡的部署，其將提供更加高的帶寬，這為MTC通過蜂窩網絡進行數據的 傳輸成為可能，在未來MTC設備將會得到越來越多的通信運營商和設備制造商的青睞。
[0003] 鑒于MTC通信終端數量大，發送數據小的這一特點，當大量的MTC設備同時發起連 接接入蜂窩網絡時，會引起網絡負載加重，導致無線接入網的擁塞。這是因為當前蜂窩系 統，比如LTE-A，主要是為（Human to Human, H2H)通信設計的，用戶若要接入蜂窩網絡，必須 首先通過在物理隨機接入信道（PRACH)上發送前導信號以建立和基站的上行鏈路同步，當 前的前導信號資源有限，不足以應付如此海量的MTC設備同時接入網絡。因此需要設計一 種隨機接入方法以解決此問題。


【發明內容】

[0004] 技術問題：本發明提供一種解決蜂窩機器通信中大量機器設備同時接入基站時導 致無線接入網和核心網擁塞的問題，減小了機器設備隨機接入基站時的沖突率、提高了蜂 窩系統中資源利用，使得MTC設備能夠在進行局域競爭時得到了更多的距離自己較遠處的 無線資源的MTC設備隨機接入蜂窩網絡的方法。
[0005] 技術方案：本發明的MTC設備隨機接入蜂窩網絡的方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟1)首先蜂窩小區內所有MTC設備按照地理位置進行分組，分組的數目J不超 過小區內用于競爭的隨機接入的前導序列數目，分組后組內區域稱為局域，整個蜂窩小區 稱為廣域；
[0007] 然后每個分組中隨機選擇一個MTC設備為組長設備；
[0008] 步驟2)為每個分組內所有的MTC設備分配廣域接入資源和局域競爭資源；
[0009] 步驟3)所述MTC設備在本組范圍內開展局域競爭子過程；
[0010] 步驟4)對每個MTC設備，若其在局域競爭中成功，則進一步在廣域范圍內向基站 發送前導信號，即開展廣域接入子過程，否則隨機延時A時間以后返回步驟3)，所述h時 間為系統隨機設置的，h彡最大延時閾值；
[0011] 步驟5)對每個MTC設備，若廣域接入成功，則該MTC設備即接入蜂窩網絡，否則隨 機延時t 2時間以后返回步驟3)，所述t2時間為系統隨機設置的，t2 <最大延時閾值。
[0012] 本發明方法的優選方案中，步驟2)的具體流程為：
[0013] 首先將資源集合中的資源按照如下方法分為局域競爭子集和廣域接入子集：從資 源集合中隨機選取N2個資源組成廣域接入子集，其中J < N2 < N，N為資源集合中的資源 個數，然后將資源集合中剩余的資源組成局域競爭子集，局域競爭子集中的資源個數為K， N!+N2 = N ；
[0014] 然后為MTC設備分配廣域接入資源：按照分組內的MTC設備數目，對所有分組從大 到小進行排序，然后將廣域接入子集中的N 2個資源按照排序逐個分組分配，每個分組分配 一個資源，若完成最后一個分組的分配后資源還有剩余，則繼續按照排序逐個分組分配，如 此重復多次，直到廣域接入子集中的所有資源分配完畢；
[0015] 按照帶外局域競爭資源分配法或帶內局域競爭資源分配法，為每個分組中的MTC 設備分配局域競爭資源，對于統一小區的所有分組，所采用的局域競爭資源分配相同；
[0016] 所述帶外局域競爭資源分配法是依據所有分組內可用資源總和最大化原則，并在 相鄰分組不可重用相同資源的約束條件下，對局域競爭子集中的資源進行分配，具體為：遍 歷搜索每個分組及其對應的局域競爭子集，將當前分組可用的資源加入該分組的局域競爭 資源；
[0017] 所述帶內局域競爭資源分配法是依據所有分組可用資源總和最大原則，并在相鄰 分組不可重用相同的局域競爭資源的約束條件下，以及完全包括在廣域干擾圓內的分組不 能重用該廣域干擾圓所屬分組的廣域資源的約束條件下，對局域競爭子集和廣域接入子集 中的進行分配，具體為：遍歷搜索每個分組及其對應的局域競爭子集和廣域接入子集，將當 前分組可用的資源加入該分組的局域競爭資源；所述廣域干擾圓是以各分組中心為圓心， 以其到基站的距離為半徑所做的圓；
[0018] 本發明方法的優選方案中，步驟3)中局域競爭子過程的具體流程為：
[0019] 將時間軸劃分為包括兩個時隙0和1的連續子幀，在時隙0上，對于每個分組中的 除了組長設備外其他MTC設備，如果其需要接入網絡，則發送從該組的局域資源內隨機選 取的一個P信號，否則該MTC設備在監聽到P信號后在時隙0和1保持安靜；
[0020] 組長MTC設備監聽到P信號后在時隙1上發送A應答信號，所述A應答信號由組 長MTC設備監聽到的所有P信號組成；
[0021 ] 當已發送過P信號的MTC設備收到組長回復的A應答信號后，如果A應答信號包含 了該MTC設備之前發送過的P信號，則該MTC設備在此次局域競爭子過程勝出，否則該MTC 設備競爭失敗。
[0022] 本發明方法的優選方案中，步驟4)中廣域接入子過程的具體流程為：
[0023] 每個MTC設備將所有廣域資源按照編號從大到小依次排序，每個廣域資源都會得 到自己相應的序號，同時每個MTC設備將其在局域競爭子過程使用過的局域資源按照編號 從大到小依次排序，這樣每個局域資源也會得到一個序號，如果MTC設備能在廣域資源里 選擇到與其在局域競爭子過程使用過的局域資源序號相同的廣域資源進行廣域接入，則廣 域接入成功，否則廣域接入失敗。
[0024] 有益效果：本發明與現有技術相比，具有以下優點：
[0025] 與現有的時隙Aloha技術相比，時隙Aloha沒有對MTC設備進行分組，蜂窩小區內 所有的MTC設備都隨機選擇前導序列進行競爭，這樣當MTC設備數目巨大時，會有許多設備 都選擇了相同的前導序列，導致幾乎所有的設備都無法接入到蜂窩網絡，本技術方法將所 有MTC設備進行分組，使得分組后組內MTC設備數顯著減少，首先在局域內減小了問題的規 模，其次本方案提出了局域競爭資源分配和廣域接入資源分配算法，通過對前導序列的優 化分配同時采用空間重復使用的方法，使得每個局域分組內的資源數得到了擴增，這樣減 小了機器設備隨機接入基站時的沖突率。
[0026] 與現有動態時隙接入方法相比較，動態時隙接入方法是推遲一些設備接入蜂窩網 絡的時間，使得一部分的設備只能在某一個特定的時隙里才可以進行隨機接入，這樣做使 得在一個時隙里的設備數會有減小，但是會造成設備加入延時的無限遞增，而本技術方法 通過將隨機接入過程拆分為局域競爭子過程和廣域接入子過程，MTC設備都可以在任意的 時隙進行隨機接入，MTC設備首先進行局域競爭子過程以取得接入的機會，若接入成功，設 備進行廣域接入子過程就可以成功接入蜂窩網絡，而在局域競爭子過程里面，通過本技術 方案采用的資源分配方案，極大的提高了設備在局域競爭子過程里競爭成功的成功率。由 于每個設備在任意時隙都可以接入，并且提高了局域競爭成功率，保證了廣域接入成功，這 樣就減小了設備在接入時的等待時間，因而減小了設備進行隨機接入的接入延時。
[0027] 因此本技術方法的發明點主要在局域競爭資源分配和廣域接入資源分配，以及局 域競爭子過程和廣域接入子過程，與現有技術方法相比較，現有方法均都只是在一個小區 范圍內進行隨機接入，或者改變隨機接入資源的時頻結構，大都是基于時隙Aloha的方法， 因此其資源利用率均沒有提高，而本技術發明通過空間重用提高了蜂窩系統中的資源利用 率，使得MTC設備在進行局域競爭時，得到了更多的距離自己較遠處的無線資源，極大的提 高了 MTC設備接入蜂窩網絡的成功率，減小了其接入延時。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1為本發明實施例中MTC設備進行隨機接入的方法流程圖；
[0029] 圖2為本發明實施例中MTC設備所在分組的廣域資源分配算法流程圖；
[0030] 圖3為本發明實施例中MTC分組的局域干擾圓和廣域干擾圓關系圖；
[0031] 圖4為本發明實施例中MTC設備進行局域競爭子過程的方法流程圖；
[0032] 圖5為本發明實施例中MTC設備進行廣域接入子過程的方法流程圖。

【具體實施方式】
[0033] 下面結合實施例和說明書附圖來對本發明中的技術方案進行清楚、完整的描述說 明。
[0034] 參見圖1，為本發明實施例中實現MTC設備隨機接入方法的流程圖，該方法包括步 驟：
[0035] 步驟101、首先蜂窩小區內所有MTC設備按照地理位置進行分組，分組的數目J不 超過小區內用于競爭的隨機接入的前導序列數目，分組后組內區域稱為局域，整個蜂窩小 區稱為廣域；
[0036] 然后每個分組中隨機選擇一個MTC設備為組長設備；
[0037] 步驟102、為每個分組內所有的MTC設備分配廣域接入資源和局域競爭資源；
[0038] 步驟103、所述MTC設備在本組范圍內開展局域競爭子過程；
[0039] 步驟104、對每個MTC設備，若其在局域競爭中成功，則進一步在廣域范圍內向基 站發送前導信號，即開展廣域接入子過程，否則隨機延時h時間以后返回步驟3)，所述h時 間為系統隨機設置的，彡最大延時閾值；
[0040] 在該步驟中，最大延時閾值根據不同MTC的服務特性有不同的設置值，一般為 20ms。
[0041] 步驟105、對每個MTC設備，若廣域接入成功，則該MTC設備即接入蜂窩網絡，否則 隨機延時t 2時間以后返回步驟3)，所述t2時間為系統隨機設置的，t2 <最大延時閾值。
[0042] 在該步驟中，最大的延時閾值與上一步驟中的相同。
[0043] 針對現有技術存在的問題，本發明實施例提供了一種隨機接入的方法，以降低蜂 窩網絡側負荷和提高MTC設備隨機接入蜂窩網絡的成功率和系統資源利用率。方法可包 括：
[0044] 首先蜂窩小區內所有MTC設備按照地理位置進行分組，此分組方法可以使用現有 的常用劃分方法，分組的數目J不超過小區內用于競爭的隨機接入的前導序列數目，分組 后每一個分組內的區域稱為局域，整個蜂窩小區的范圍都稱為廣域，設備可以在P〇和p兩 種不同的功率上發送接入信號，其中當使用功率P〇時，接入信號只能在分組的局域范圍內 傳播；當使用功率P時，則接入信號能到達基站，即在廣域范圍內傳播；然后每個分組中隨 機選擇一個MTC設備為組長設備；采用本發明技術方案，由于采用了空間地理位置分組，位 于距離較遠的MTC設備之間可以重復使用相同的資源而不會發生干擾。
[0045] 所述MTC設備可用的前導序列為蜂窩系統小區配置的，并且在物理隨機接入信道 (PRACH)上傳輸，該序列集合記為資源集合，認為該集合中每個資源都擁有其不同于其他 資源的編號，將資源集合中的資源按照如下方法分為局域競爭子集和廣域接入子集：從資 源集合中隨機選取N 2個資源組成廣域接入子集，其中J < N2 < N，N為資源集合中的資源 個數，然后將資源集合中剩余的資源組成局域競爭子集，局域競爭子集中的資源個數為K， Ni+N2 = N ;通過廣域資源分配算法將廣域接入子集中的資源分配給每一個分組，通過局域 資源分配算法將局域競爭子集中的資源分配給每一個分組，局域競爭資源分配有帶外和帶 內兩種分配方法，資源分配通過使用貪婪算法完成，若要使局域競爭資源能使用更多的無 線資源，則可以采用帶內分配方法，否則使用帶外分配方法。帶內方法擁有更大的復雜度， 因而其在性能上會優于帶外方法。
[0046] 在本發明實例中，稱使用功率匕發射接入信號的子過程為局域競爭子過程，以及 使用功率P發射接入信號的子過程為廣域接入子過程，并且稱在這兩個子過程中使用的前 導序列分別為局域競爭資源與廣域接入資源。當進行局域競爭子過程時，可以只使用局域 競爭資源（也稱為"帶外方法"），或者同時使用局域競爭資源與廣域接入資源（也稱為"帶 內方法")，其中，帶內方法以復雜度為代價在性能上更優于帶外方法。由于目前蜂窩小區的 尺寸都較小，在實際系統中該要求是可以滿足的。由于廣域接入子過程無競爭，實際上把小 區內的競爭分解為了一個個的局域競爭，同時還可以復用更多的資源，因此，采用本發明技 術方案，非常顯著的降低了整個蜂窩網絡的擁塞，減小了 MTC接入發生沖突的概率，提高了 其接入的成功率。另外，本方案通過MTC設備工作在不同的功率水平上，復用不同位置的資 源，充分的利用率蜂窩網絡中有限的資源。
[0047] 參見圖2,為本發明實施例中MTC設備進行廣域接入子過程所使用的廣域資源分 配算法步驟，方法包括：
[0048] 步驟201、所述MTC設備分組每個分組都分配一個資源。
[0049] 步驟202、若資源還沒有分配完畢，則根據分組內MTC設備數大小按比例進行分 配，即分組所分得的資源數不大于該分組MTC設備數所占 MTC設備總數的比率和剩余的資 源總數的乘積。
[0050] 步驟203、若資源仍沒有分配完畢，則根據每組MTC數目大小的順序，依次為每組 分配一個資源，并循環直至沒有剩余資源為止。
[0051] 在局域帶外資源分配方法中，定義以該分組的所有MTC設備位置的中心為圓心， 以半徑A為半徑做的一個圓為局域干擾圓。 Γ(ι為在圓心處以功率匕發送信號后能夠有效 接收的最長距離。在局域帶內資源分配方法中，定義以該分組的所有MTC設備位置的中心 為圓心，以半徑&為半徑做的一個圓為廣域干擾圓。hSMTC設備到達基站的距離。通過 定義兩個干擾圓，可以建立局域干擾圓圖模型和廣域干擾圓圖模型，以求得最大化的局域 資源分配。
[0052] 參見圖3,為小區中各個分組之間的位置關系的一個應用實例，分組的外面一個小 圓為該分組的局域干擾圓，圖中分組1，分組2,分組3的局域干擾圓半徑分別為 Γι，r2, r3。分 組外面的一個大圓為該分組的廣域干擾圓，分組1，分組2,分組3的廣域干擾圓半徑為札， R2，R3。
[0053] 局域競爭資源的求取有兩類方法，在帶外方法中，需要考慮局域干擾圓之間是否 相交的情形，即兩個分組是否相鄰，如果相鄰則其之間的局域資源不能重復使用同一資源， 此為約束條件一。根據此約束條件建立局域干擾圓圖模型。在帶內方法中，不僅需要考慮 分組間局域干擾圓是否相交，還要考慮分組和廣域干擾圓之間是否有包含的關系。此為約 束條件二，即完全包括在廣域干擾圓內的分組不能重用該廣域干擾圓所屬分組的廣域資源 的約束。圖3中分組2位于分組1的廣域干擾圓內，因此分組2中局域資源不能包括分組 1中的廣域資源。
[0054] 帶外方法資源分配算法可以做如下描述：
[0055] 為了建立圖模型，以頂點代表分組，并且如果兩個分組的局域干擾圓是相交的，即 會互相干擾，則將對應的兩個頂點用一條邊相連，從而構成一個圖。此圖為局域干擾圖模 型，記該圖的鄰接矩陣為H = [hu]TXT，其中hi」取值為1代表第i與j組的局域干擾圓是相 交的，否則取值為0。定義變量其中如果第η個資源對第j組可重用，則= 1，否則xjn =〇,則第j組的局域資源總數為，在滿足約束一的可行解中，為了盡可能對資源進 行重用，將選擇使得所有分組分配資源數的加權和最大化的解。即maxmize ， 其中％是權重，可取值為正比于Κ」且滿足歸一化=1的正數。
[0056] 假設小區內有J個分組，本發明實施例啟發地設計出帶外局域資源分配算法，具 體實施步驟如下：
[0057] 步驟a :初始化所有分組的度量為0, η = 1，xin = -1，J，集合0 = 0。
[0058] 步驟b :對任意分組i，若滿足xin =-1，則加入集合Q，在該集合中擇度量最小的分 組/ (若不唯一則隨機選擇一個），設置=1，并將分組/的度量增加W/ '令β = 0。
[0059] 步驟c :對于任意分組i,如果氣-=1，則設置xin = 0。
[0060] 步驟d :如果還有剩余分組i滿足xin = -1，則轉至步驟b，否則繼續步驟e。
[0061] 步驟e :將η增加1，如果η = &，則算法結束，否則轉至步驟b。
[0062] 帶內資源分配方法可以做如下描述：
[0063] 與帶外方法類似，本方法同樣要考慮局域干擾，可以直接使用局域干擾圖模型，即 已有約束條件一，另外引入廣域干擾圓圖模型，記第j組的廣域干擾圓包含的分組的集合 為，第j組的廣域資源集合為Bp約束條件二為，如果i e 則xin = 0, n e Β』。
[0064] 在滿足以上兩個約束的可行解中，為了盡可能對資源進行重用，將選擇使得所有 分組分配資源數的加權和最大化的解。假設小區內有J個分組，本發明實施例啟發地設計 出帶內局域資源分配算法，具體實施步驟如下：
[0065] 步驟a :初始化所有分組的度量為0,1彡j彡J，n = l，xin = -1，，集合 0 = 0〇
[0066] 步驟b :對任意第j個分組，Y/_，K./ < ·/，設置xin = 0,其中i e Gj，n e Bj。
[0067] 步驟c :對任意分組i，若滿足xin =-1，則加入集合Q，選擇該集合中度量最小的分 組/(若不唯一則隨機選擇一個），設置& =1，并將分組/的度量增加，令0 = 0。
[0068] 步驟d :對于任意分組i，如果\ = 1，則設置xin = 0。
[0069] 步驟e :如果還有剩余分組i滿足xin = -1，則轉至步驟c，否則繼續。
[0070] 步驟f :將η增加1，如果η = N，則算法結束，否則轉至步驟b。
[0071] 參見圖4,為本發明實施例中MTC設備進行局域競爭子過程的方法流程圖，該方法 流程以MTC設備側進行描述，方法包括：
[0072] 步驟401、需要發送數據的MTC設備隨機選擇一個局域資源發送P信號。
[0073] 在該步驟中，P信號僅由所選擇的前導序列構成，不需要攜帶額外信息，且其有效 傳播范圍僅限于該組局域范圍內。發送P信號是在時隙〇上發送。
[0074] 步驟402、組長MTC設備與未發送P信號的MTC設備在所有資源上監聽P信號。
[0075] 步驟403、如果正確接收P信號，組長MTC設備則在相應的資源上發送A信號，而未 發送P的MTC設備則在相應的資源上保持安靜。
[0076] 在該步驟中，A信號是所有競爭成功的P信號。發送A信號是在時隙1上發送的， 其他的設備保持安靜則不會對組長MTC設備產生干擾。
[0077] 步驟404、所有發送P信號的MTC設備在所有資源上監聽A信號。
[0078] 步驟405、如果MTC設備局域競爭成功，則進一步開展廣域接入子過程，否則隨機 延時一段時間后開始下一個局域競爭子過程。
[0079] 參見圖5,為本發明實施例中MTC設備進行廣域接入子過程的方法流程圖，該方法 流程以MTC設備側進行描述，方法包括：
[0080] 步驟501、所述MTC設備經過局域競爭子過程且競爭成功的設備將其參加局域競 爭所使用的P信號按編號從大到小進行排序，即對局域資源編號排序，所述每個MTC設備得 到序號Nu。
[0081] 在本步驟中的所述MTC設備為局域競爭子過程中競爭成功的設備。
[0082] 步驟502、所述MTC設備對該分組內所有廣域資源按其編號從大到小進行排序，每 個廣域資源得到廣域資源編號Ns。
[0083] 步驟503、所述局域競爭成功的MTC設備，選擇與序號Nu相等的廣域資源編號Ns 去與基站進行隨機接入，如果找不到相等的編號，則說明此次廣域接入失敗，設備需要隨機 延時一段時間后開展局域競爭子過程。
[0084] 根據廣域資源和競爭成功MTC設備數的不同，會有以下三種情形：
[0085] 若廣域資源數等于競爭成功的MTC設備數，則所有競爭成功的MTC設備均可以進 行廣域接入，并且所有的廣域接入資源都可以完全被利用。
[0086] 若廣域資源數等小于競爭成功的MTC設備數，則此時會有部分的MTC設備由于沒 有廣域資源而導致即使此次廣域接入的失敗，所述MTC設備只能隨機延時一段時間后參加 下一次的局域競爭。
[0087] 若廣域資源數大于競爭成功的MTC設備數，則此時所有的MTC設備都可以進行廣 域接入，并且還有廣域接入資源剩余。
[0088] 所述MTC設備在進行廣域接入子過程時，若有可用的廣域資源，則選擇該廣域資 源即前導信號發送到基站，此時不會發生任何的沖突，此次隨機接入必定成功，基站收到所 述MTC設備發送的信號后，在DL-SCH上向所述MTC設備發送消息，然后所述MTC設備進一 步向基站發送消息以建立連接，此時設備隨機接入成功，等待基站的專用調度資源以發送 數據。
[0089] 與現有技術相比，本發明實施例所提出的技術方案具有以下優點：
[0090] 本發明實施例中，通過將隨機接入分解為兩個子過程，其中局域競爭子過程是有 競爭的，而廣域接入子過程是無競爭的，兩個子過程是以MTC設備工作在兩個不同的功率 水平下發射所述信號而得以實現的，通過將MTC設備劃分為多個不同的分組，這樣即使小 區內的MTC設備總數非常大，但是分組內的MTC設備可以保持一定的數量，而不會增多，因 此從根本上減小了問題的規模，將蜂窩系統中小區內大規模的隨機接入轉換為逐個小規模 的局域競爭。
[0091] 現有許多方法只是降低問題的規模還沒有本質上對蜂窩系統中MTC設備接入網 絡導致的無線接入網擁塞的問題，本發明實施例提出的技術方案最大的優點是通過采用的 空間復用的技術，最大化利用了蜂窩系統中有限的隨機接入資源。MTC設備通過地理位置 進行了分組，這樣局域競爭所用的資源可以相互重用，在滿足局域干擾圓和廣域干擾圓的 約束條件下。處于不同位置的分組可以使用相同的無線資源，而資源之間沒有干擾，因此用 過應用本發明實施例中所提出的技術方案，可以有效的增加 MTC設備接入蜂窩網絡的成功 率，降低其發生沖突的概率，同時大大減小了 MTC設備接入網絡的延時，充分的利用的蜂窩 系統中的無線資源，降低了蜂窩系統中核心網和無線接入網的擁塞。
[0092] 顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精 神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求極其等同技術的范圍 之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
[0093] 通過以上實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到本發明可以通過 硬件實現，也可以借助軟件附加必要的硬件平臺的方式來實現。基于這樣的理解，本發明的 技術方案可以以軟件的形式體現出來，該軟件產品可以存儲在一個非易失性存儲介質（可 以是⑶-ROM，U盤，移動硬盤等）中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備（可以是個人 計算機，服務端，或者網絡設備等）執行本發明各個實施場景所述的方法。
[0094] 上述本發明序號僅僅為了描述，不代表實施場景的優劣。
[0095] 應理解上述實施例僅用于說明本發明技術方案的【具體實施方式】，而不用于限制本 發明的范圍。在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等同形式的修改和替 換均落于本申請權利要求所限定的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種MTC設備隨機接入蜂窩網絡的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟： 步驟1)首先蜂窩小區內所有MTC設備按照地理位置進行分組，分組的數目J不超過小 區內用于競爭的隨機接入的前導序列數目，分組后組內區域稱為局域，整個蜂窩小區稱為 廣域； 然后每個分組中隨機選擇一個MTC設備為組長設備； 步驟2)為每個分組內所有的MTC設備分配廣域接入資源和局域競爭資源； 步驟3)所述MTC設備在本組范圍內開展局域競爭子過程； 步驟4)對每個MTC設備，若其在局域競爭中成功，則進一步在廣域范圍內向基站發送 前導信號，即開展廣域接入子過程，否則隨機延時A時間以后返回步驟3)，所述h時間為 系統隨機設置的，h彡最大延時閾值； 步驟5)對每個MTC設備，若廣域接入成功，則該MTC設備即接入蜂窩網絡，否則隨機延 時t2時間以后返回步驟3)，所述t2時間為系統隨機設置的，t2 <最大延時閾值。
2. 如權利要求1所述MTC設備隨機接入蜂窩網絡的方法，其特征在于，所述步驟2)的 具體流程為： 首先將資源集合中的資源按照如下方法分為局域競爭子集和廣域接入子集：從資源集 合中隨機選取N2個資源組成廣域接入子集，其中J < N2 < N，N為資源集合中的資源個數， 然后將資源集合中剩余的資源組成局域競爭子集，局域競爭子集中的資源個數為K，K+N2 =N ； 然后為MTC設備分配廣域接入資源：按照分組內的MTC設備數目，對所有分組從大到小 進行排序，然后將廣域接入子集中的N2個資源按照排序逐個分組分配，每個分組分配一個 資源，若完成最后一個分組的分配后資源還有剩余，則繼續按照排序逐個分組分配，如此重 復多次，直到廣域接入子集中的所有資源分配完畢； 按照帶外局域競爭資源分配法或帶內局域競爭資源分配法，為每個分組中的MTC設備 分配局域競爭資源，對于統一小區的所有分組，所采用的局域競爭資源分配相同； 所述帶外局域競爭資源分配法是依據所有分組內可用資源總和最大化原則，并在相鄰 分組不可重用相同資源的約束條件下，對局域競爭子集中的資源進行分配，具體為：遍歷 搜索每個分組及其對應的局域競爭子集，將當前分組可用的資源加入該分組的局域競爭資 源； 所述帶內局域競爭資源分配法是依據所有分組可用資源總和最大原則，并在相鄰分組 不可重用相同的局域競爭資源的約束條件下，以及完全包括在廣域干擾圓內的分組不能重 用該廣域干擾圓所屬分組的廣域資源的約束條件下，對局域競爭子集和廣域接入子集中的 進行分配，具體為：遍歷搜索每個分組及其對應的局域競爭子集和廣域接入子集，將當前分 組可用的資源加入該分組的局域競爭資源；所述廣域干擾圓是以各分組中心為圓心，以其 到基站的距離為半徑所做的圓。
3. 如權利要求1或2所述MTC設備隨機接入蜂窩網絡，其特征在于，所述步驟3)中局 域競爭子過程的具體流程為： 將時間軸劃分為包括兩個時隙〇和1的連續子幀，在時隙〇上，對于每個分組中的除了 組長設備外其他MTC設備，如果其需要接入網絡，則發送從該組的局域資源內隨機選取的 一個P信號，否則該MTC設備在監聽到P信號后在時隙0和1保持安靜； 組長MTC設備監聽到P信號后在時隙1上發送A應答信號，所述A應答信號由組長MTC 設備監聽到的所有P信號組成； 當已發送過P信號的MTC設備收到組長回復的A應答信號后，如果A應答信號包含了 該MTC設備之前發送過的P信號，則該MTC設備在此次局域競爭子過程勝出，否則該MTC設 備競爭失敗。
4.如權利要求1或2所述MTC設備隨機接入蜂窩網絡的方法，其特征在于，所述步驟 4)中廣域接入子過程的具體流程為： 每個MTC設備將所有廣域資源按照編號從大到小依次排序，每個廣域資源都會得到自 己相應的序號，同時每個MTC設備將其在局域競爭子過程使用過的局域資源按照編號從大 到小依次排序，這樣每個局域資源也會得到一個序號，如果MTC設備能在廣域資源里選擇 到與其在局域競爭子過程使用過的局域資源序號相同的廣域資源進行廣域接入，則廣域接 入成功，否則廣域接入失敗。
【文檔編號】H04W48/20GK104053122SQ201410290587
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月25日 優先權日:2014年6月25日
【發明者】張源, 劉林翔 申請人:東南大學