[發明專利]基于滑動窗口的隨機接入系統及方法

有效

• 申請號: 202010885598.2
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112004212B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 孫君;李軍
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W4/70
• 分類號: H04W4/70;H04W28/02;H04W74/08
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳國強

本發明公開了一種基于滑動窗口的隨機接入系統及方法，該系統是由一個等待接入設備隊列N和一個退避設備隊列B組成的，設備按照到達時隙的先后順序依次排入到等待接入的設備隊列中，通過窗口長度W_RA控制同時發起接入的設備數量，每當一個新的接入時隙到來時，處于窗口內部的設備允許發起隨機接入嘗試，而窗口外的設備則繼續等待，若設備在發送前導碼的過程中發生了碰撞，則進入退避狀態轉移到退避隊列中；每個隨機接入時隙結束的時候，若此時退避設備隊列中有設備已經完成退避，則完成退避的設備插入到等待隊列的頭部，等待隊列上的窗口向后滑動一次，然后進入下一個隨機接入時隙。本發明提高了設備的接入成功率，降低了接入時延。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，具體涉及大規模機器類通信中隨機接入過程中的擁塞控制系統及方法。

背景技術

移動互聯網對數據業務量的需求日益增加，以及當前物聯網時代下人們在工作娛樂等各種場景中的業務需求，使得業界對5G移動通信系統的要求驟然提高。未來的蜂窩系統被稱為高效且可擴展地支持由極大量的“物聯網”(IoT)設備產生的流量。實際上，被稱為大規模機器類型通信(mMTC)的場景已被明確指定為5G移動網絡的三個用例之一。mMTC伴隨著需要應對許多設備在相對短的時間內被激活的可能性。因此，mMTC 嚴重挑戰初始隨機接入過程(RAP)，這是獲得用于數據傳輸的無線電信道所必需的。

當大規模mMTC設備通過共享物理隨機接入信道(PRACH)發送隨機選擇的前導碼(“請求”)來表明他們愿意接入無線信道時面臨的兩個問題：其一是接入擁塞問題，當大量觸發型MTCD在隨機接入信道(PRACH)采用競爭方式突發上行接入時，引發接入擁塞，造成嚴重的接入擁塞，降低MTCD成功接入網絡的概率；其二是資源利用問題，上行M2M包括隨機接入信道的接入過程和上行共享信道(PUSCH)的數據傳輸過程。如果MTCD采用當前蜂窩網絡先通過隨機接入建立連接、再傳輸數據的通信方式，將降低系統的資源利用率，造成MTCD與基站之間嚴重的信令開銷。

為此3GPP在TR37.868協議中給出了6中解決方案建議，分別是：

1)接入類別限制機制(ACB機制)/擴展接入類別限制(EAB機制)

將MTCD按照優先等級分類，基站設置一個接入參數并廣播給所有的MTCD，這個接入參數允許一些類的MTCD接入而限制其它類的MTCD接入，能夠有效緩解接入擁塞問題，減少接入碰撞。

2)隨機接入信道MTC資源的分配(Separate RACH resources for MTC)

給H2H和M2M分配接入隨機接入信道資源。

3)動態分配隨機接入信道資源(Dynamic allocation of RACH resources)

基站根據系統的實時信息動態的給MTCD分配隨機接入資源，系統的實時信息可以是碰撞概率或當前系統中的MTCD數目。

4)MTC特定退避機制(MTC Specific Backoff scheme)

通過増加MTCD退避窗口的大小，將請求接入的MTCD平均到更大的時隙窗口內，減小同一時刻發起接入的MTCD數目，從而減小接入負載來減小碰撞概率，提高MTCD 成功接入概率。

5)時隙接入(Slotted access)

將時頻資源分成一個個時隙，MTCD只有在接入時隙中才能發起接入請求。如果接入失敗，則要等到下一個接入時隙才能再次發起接入。

6)上拉機制(Pull based scheme)