[發明專利]一種LTE系統中M2M用戶接入的控制方法

有效

• 申請號: 201310151793.2
• 申請日: 2013-04-27
• 公開（公告）號: CN103237357A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 陳志德;曾雅麗;許力;鄭金花
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: H04W74/08
• 分類號: H04W74/08
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

1.一種LTE系統中M2M用戶接入的控制方法，其特征在于：所述LTE系統中只有H2H用戶和M2M用戶接入時，所述控制方法為：

1）設LTE系統中有i個H2H用戶接入，j個M2M用戶接入，M2M用戶的接入比率為α，H2H用戶和M2M用戶的到達率分別滿足參數為λ_H和λ_M的泊松分布，P_H,succ為H2H用戶隨機接入成功的概率，P_M,succ為M2M用戶隨機接入成功的概率；

2）當前時隙某一信道有i個H2H用戶隨機接入的概率為

p(nH=i)=λHii!e-λH---(1-1);]]>

當前時隙某一信道有j個M2M用戶隨機接入的概率為

p(nM=j)=(αλM)jj!e-αλM---(1-2);]]>

因H2H用戶的時間容忍度比M2M用戶的時間容忍度低，所以H2H用戶的數據包一到達，H2H用戶優先進行隨機接入，此時，M2M用戶就必須等待H2H用戶使用完信道，釋放信道，才可進行隨機接入；

3）當有且只有一個H2H用戶進行隨機接入時，H2H用戶才能成功的進行隨機接入，H2H用戶隨機接入成功的概率為

pH,succ=p(nH=1)=λHe-λH---(1-3);]]>

4）M2M用戶在沒有H2H用戶的數據包到達，且當前時隙當前信道有且只有一個M2M用戶進行隨機接入時，M2M用戶才能隨機接入成功，M2M用戶隨機接入成功的概率為

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

因此，當前時隙某一信道隨機接入成功的概率為

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

5）當P_success取最大值時，對第（1-5）式進行求導，可得其一階導數為

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

令（1-6）式等于0，則可得對（1-6）式求二階導數，可得

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

將代入第（1-7）式，可得

Psuccess′′=-λM2e-λH-1<0,]]>所以P_success在時取得最大值，即當令時，M2M用戶隨機接入成功率最高。

2.一種LTE系統中M2M用戶接入的控制方法，其特征在于：所述LTE系統中有一級用戶、二級用戶、三級用戶接入時，所述控制方法為：

1）設定一級用戶的時間容忍度最低，二級用戶的時間容忍度次之，三級用戶的時間容忍度最高；一級用戶、二級用戶和三級用戶的達到率分別滿足參數為λ₁、λ₂、λ₃的泊松分布；一級用戶到達時，優先發起隨機接入；二級用戶到達時，若此時沒有一級用戶發起隨機接入，則讓二級用戶以比率α₂進行隨機接入，而不管此時是否有三級用戶到達；當三級用戶到達時，若此時既沒有一級用戶進行隨機接入，也沒有二級用戶進行隨機接入，那么三級用戶則以比率α₃進行隨機接入；一級用戶到達的個數用n₁表示，二級用戶達到的個數用n₂表示，三級用戶到達的個數用n₃表示；

2）當前時隙某一信道有i個一級用戶隨機接入的概率為

p(n1=i)=λ1ii!e-λ1---(2-1);]]>

3）當前時隙某一信道有j個二級用戶隨機接入的概率為

p(n2=j)=(α2λ2)jj!e-α2λ2---(2-2);]]>

4）當前時隙某一信道有k個三級用戶隨機接入的概率為

p(n3=k)=(α3λ3)kk!e-α3λ3---(2-3);]]>

5）則，一級用戶隨機接入成功的概率為：

P1,su=p(n1=1)=λ1e-λ1---(2-4);]]>

二級用戶的隨機接入成功的概率為：

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

三級用戶隨機接入成功的概率為：

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

6）因此，該時隙某一信道成功接入的概率為：

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

7）當P_su取最大值時，需要對（2-7）式分別求關于α₂和α₃的一階偏導和二階偏導，則P_su對α₂的一階偏導為：

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

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

P_su對α₃的一階偏導為：

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

=λ3e-λ1-α2λ2-α3λ3(1-α3λ3)---(2-9);]]>

P_su對α₂的二階偏導為：

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對α₃的二階偏導為：

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對α₂、α₃的二階混合偏導為：

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);]]>

將（2-14）式代入（2-13）式可得：

α2=1-e-1λ2---(2-15);]]>

將（2-14）式和（2-15）式分別代入（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]]>時得到最大值。