[发明专利]一种基于时隙复用的机器通信随机接入方法

说明书

本发明提出了一种基于时隙复用的机器通信随机接入方法，以解决下一代移动通信中大量设备接入导致的高冲撞概率、高时延和高功耗的问题。该方法利用了频域和时域的无线资源，在频域划分控制频段和数据频段，在控制频段上分配时域资源，在数据频段的时域上将一段时间划分成长时隙，每个时隙中可同时复用多个机器用户，提高接入用户的数量，降低冲撞概率。同时本发明方法，利用时隙的长度减少时间同步的功耗，利用发送数据时的免授权的机制降低接入的延时和功耗。采用本发明技术方案，能够降低冲撞概率、能量消耗和发送时延，适用于下一代移动通信中巨连接的场景。

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种基于时隙复用的低功耗低时延的机器通信随机接入方法。

背景技术

在下一代的移动通信中，越来越多的机器设备将拥有接入网络的能力，实现MTC(machine-type communication,机器通信)，即在无人的干预下进行机器与机器(machineto machine，M2M)之间的通信。目前随着物联网的快速发展，包括智能电网、健康检测等新应用的兴起，M2M通信在下一代移动通信中越来越受到青睐。

在现有的随机接入方法中，M2M通信面临一系列的挑战。首先，M2M通信终端数量巨大，当大量的M2M用户同时接入时，无线资源的匮乏，导致造成拥塞，无法满足所有用户的接入需求。其次，机器设备无法获得稳定的能量供给，多使用电池供电，需要设计低功耗的接入方法。最后，目前的基于竞争的随机接入方式，MTC设备竞争接入时存在很大的时延，无法满足M2M通信的低时延的要求。

具体来说，LTE中用户通过随机选取前导序列竞争接入网络。但当MTC设备数量巨大时，会有大量MTC设备同时选择相同的前导序列接入网络，导致大量的MTC设备无法成功接入网络，冲突概率变得特别高。同时由于采用竞争接入的方式，每个设备在接入网络前都需要经过授权的交互过程，导致MTC需要消耗大量的能量且增加了设备的接入时延。

TDMA技术需要给每个MTC设备分配一个固定的时隙，且每个时隙的长度只容许一个MTC设备，无法实现复用，当MTC设备数量巨大时需要的时隙数也十分巨大难以维护，需要高要求的定时设备。同时一旦时隙固定，当MTC设备数量减少时造成时隙的浪费，当MTC设备数量增加时需要重新划分时隙，不能满足网络的动态性要求。其次TDMA的时隙长度仅能满足一个MTC设备，由于定时设备必然存在一定的定时偏差，导致MTC设备极容易偏移出其被分配的时隙，造成网络的混乱，因此系统需要频繁的进行时间同步，造成大量的能量消耗。

因此需要设计一种低功耗低时延的机器通信随机接入方法以解决以上的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

本发明的目的在于考虑到下一代移动通信中M2M通信面临的各种挑战，提供了一种解决大量MTC设备接入网络导致网络拥塞、授权接入导致高时延和多交互导致的高能耗的问题的机器通信随机接入方法，减小了冲撞概率，降低了时间延迟，降低了能量消耗。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于时隙复用的机器通信随机接入方法，该方法包括以下步骤：

步骤1)将频域资源分为控制频段和数据频段，其中控制频段用来将时隙资源分配给每个接入的用户，数据频段供接入的用户进行数据传输；在数据频段的时域，将一段时间划分成N个时隙，N远远小于接入的用户数量。

步骤2)每个初次接入的MTC设备在控制频段上采用竞争退避的方式发送接入请求。

步骤3)基站处理MTC设备的接入请求，且在控制频段上为接入成功的MTC设备分配时隙，每一时隙由多个MTC设备复用。

步骤4)成功接入的MTC设备，在分配的时隙资源上免授权发送数据。

步骤5)定期进行时隙资源的更新。