帶沖突檢測(cè)的兩階段無連接接入?yún)f(xié)議最優(yōu)資源分配

簡(jiǎn)鑫，王芳，宋健，付澍，譚曉衡，曾孝平

（重慶大學(xué)微電子與通信工程學(xué)院，重慶 400044）

1 引言

大規(guī)模機(jī)器類通信（mMTC, massive machine type communication）是5G定義的3個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景之一，是3GPP為智慧城市、智能能源、環(huán)境監(jiān)測(cè)等以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標(biāo)的應(yīng)用場(chǎng)景提出的一種海量低功耗廣域覆蓋（LPWA, low power wide area）技術(shù)，面臨海量連接、超低功耗、廣域覆蓋與深度覆蓋、信令與數(shù)據(jù)相互觸發(fā)等技術(shù)挑戰(zhàn)[1-6]。當(dāng)海量機(jī)器類終端（MTD, machine type device）短時(shí)間內(nèi)同步入網(wǎng)時(shí)，其業(yè)務(wù)模式將表現(xiàn)出明顯的瞬時(shí)突發(fā)特性，該特性將造成嚴(yán)重的承載網(wǎng)絡(luò)流量過載或網(wǎng)絡(luò)擁塞，尤其是資源稀少的無線接入網(wǎng)及其控制平面[5-9]。為緩解上述問題，研究者們提出了諸如分類受控接入（ACB, access class barring）、動(dòng)態(tài)資源分配（dynamic resource allocation）、專屬的退避機(jī)制（dedicated back-off）以及無連接或免調(diào)度接入（connectionless access or grant-free access）等候選解決方案。其中，前3類[5-6]為3GPP標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程中的過渡策略，期望通過充分利用和優(yōu)化現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來承載 mMTC業(yè)務(wù)；無連接接入[10-11]作為5G mMTC的長(zhǎng)期演進(jìn)策略，允許MTD不需要建立無線承載（radio bearer）就進(jìn)行小數(shù)據(jù)傳輸，可最大程度降低系統(tǒng)信令開銷與 MTD能耗，是解決mMTC海量連接問題的重要研究方向。

無連接接入宏觀上可分為一階段無連接接入（OSCLA, one-stage connectionless access）和兩階段無連接接入（TSCLA, two-stage connectionless access）2類[10-11]。當(dāng)采用OSCLA時(shí)，MTD直接以競(jìng)爭(zhēng)隨機(jī)接入的方式發(fā)送小數(shù)據(jù)分組，如時(shí)隙ALOHA及其改進(jìn)型[12]；除極少的同步開銷外，OSCLA幾乎不引入額外的系統(tǒng)信令開銷；但隨著MTD數(shù)量的增加，隨機(jī)接入沖突概率的增加將使OSCLA性能（如吞吐量、資源利用率等）急劇降低。上述問題可在一定程度上通過編碼時(shí)隙ALOHA（coded slotted ALOHA）[12]或多前導(dǎo)單次隨機(jī)接入（multiple preamble based single attempt random access）[13]等方式部分解決，是應(yīng)用OSCLA之前必須重點(diǎn)突破的問題[14]。當(dāng)采用TSCLA時(shí)，MTD需要發(fā)送調(diào)度請(qǐng)求（SR, scheduling request）后才能開始小數(shù)據(jù)分組發(fā)送；盡管發(fā)送SR會(huì)引入額外的時(shí)延，但TSCLA卻可據(jù)此合理分配SR階段和數(shù)據(jù)傳輸階段的資源，達(dá)到提高系統(tǒng)吞吐量和最大化資源利用率的目的；更為重要的是，TSCLA的兩階段工作方式與現(xiàn)行蜂窩網(wǎng)的隨機(jī)接入信道（RACH, random access channel）工作流程相仿，不需要過多協(xié)議修改即可應(yīng)用[11,15]。簡(jiǎn)言之，OSCLA因采用競(jìng)爭(zhēng)接入而更適合低負(fù)載場(chǎng)景的小分組傳輸，TSCLA因可合理地分配SR階段和數(shù)據(jù)傳輸階段資源配比而更適合中高負(fù)載場(chǎng)景。

TSCLA源于現(xiàn)行蜂窩網(wǎng)的兩階段資源預(yù)約型無線接入?yún)f(xié)議，根據(jù)其資源分配方式，可進(jìn)一步分為3個(gè)子類。為描述方便，本文將這3個(gè)子類按序編號(hào)為TSCLA1、TSCLA2、TSCLA3，并將其工作原理概述如下[11,16-21]：1)TSCLA1為每一個(gè)SR申請(qǐng)（如前導(dǎo)碼）指定一個(gè)固定的數(shù)據(jù)傳輸資源，而TSCLA2與TSCLA3不需要這樣的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；2)TSCLA2為每一個(gè)活躍的SR申請(qǐng)隨機(jī)分配有限的數(shù)據(jù)傳輸資源，這需要基站反饋SR申請(qǐng)空閑或活躍（idle or active）的信息，即SR申請(qǐng)的兩狀態(tài)反饋（binary feedback）；3)TSCLA3為每一個(gè)成功的SR申請(qǐng)隨機(jī)分配有限的數(shù)據(jù)傳輸資源，這需要基站反饋SR申請(qǐng)空閑、成功或沖突（idle, success or collision）的信息，即需在活躍SR申請(qǐng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行沖突檢測(cè)以反饋 SR申請(qǐng)的三狀態(tài)信息（ternary feedback）。實(shí)現(xiàn)SR申請(qǐng)沖突檢測(cè)的方法有將MTD身份信息與SR申請(qǐng)同時(shí)發(fā)送[16-17]、多用戶檢測(cè)或多分組接收技術(shù)[18]等。不同的資源分配方式使各TSCLA具有不同的最優(yōu)資源分配策略，相關(guān)研究可概述為：1)TSCLA1工作原理簡(jiǎn)單，可視為一種靜態(tài)資源分配策略，其性能分析將在本文第3.1節(jié)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹；2)TSCLA2最優(yōu)資源分配策略可參考現(xiàn)行蜂窩網(wǎng)RACH的相關(guān)研究[19-21]，例如，文獻(xiàn)[18]推導(dǎo)了當(dāng)用戶數(shù)、SR資源和數(shù)據(jù)傳輸資源給定時(shí)，成功完成SR申請(qǐng)和數(shù)據(jù)傳輸2個(gè)階段的用戶數(shù)的概率密度函數(shù)，文獻(xiàn)[19]完整地推導(dǎo)了當(dāng)用戶數(shù)和總資源數(shù)給定時(shí)，TSCLA2的性能極限與達(dá)到該極限時(shí)SR階段與數(shù)據(jù)傳輸階段的最優(yōu)資源分配策略；3) 針對(duì)TSCLA3，僅文獻(xiàn)[17]給出了SR階段與數(shù)據(jù)傳輸階段最優(yōu)資源分配的窮舉法數(shù)值解。基于此，為全面刻畫TSCLA3的工作特點(diǎn)，本文進(jìn)一步推導(dǎo)了TSCLA3的性能極限、SR階段與數(shù)據(jù)傳輸階段最優(yōu)資源分配的解析解，此外，還提出了一種不需要用戶數(shù)估計(jì)的自適應(yīng)資源分配策略，在一定程度上消除了用戶數(shù)估計(jì)誤差對(duì)最優(yōu)資源分配的影響。上述研究工作可為面向5G mMTC的無線接入?yún)f(xié)議的性能分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)提供重要參考[15,22]。

2 系統(tǒng)模型與建模假設(shè)

無連接接入允許MTD不需要建立無線承載就進(jìn)行小數(shù)據(jù)傳輸。OSCLA工作流程可參照ALOHA類隨機(jī)接入?yún)f(xié)議及其改進(jìn)型。如圖1所示，TSCLA工作流程可概述為：1) MTD發(fā)送隨機(jī)選擇的SR前導(dǎo)碼申請(qǐng)小數(shù)據(jù)傳輸；2) 基站檢測(cè)收到的SR前導(dǎo)碼并據(jù)此分配數(shù)據(jù)傳輸資源，TSCLA1因前導(dǎo)碼與數(shù)據(jù)傳輸資源之間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系而不需要該步驟，SR申請(qǐng)也退化為用戶活躍檢測(cè)[11]，TSCLA2為活躍的 SR前導(dǎo)碼分配數(shù)據(jù)傳輸資源[11,20]，TSCLA3為成功的SR前導(dǎo)碼分配數(shù)據(jù)傳輸資源[17]；3) MTD在相應(yīng)的數(shù)據(jù)資源塊上進(jìn)行小數(shù)據(jù)傳輸；4) 基站反饋數(shù)據(jù)解調(diào)結(jié)果以指示 MTD下一步動(dòng)作，如重傳或休眠等。上述流程可通過改進(jìn)現(xiàn)行蜂窩網(wǎng)RACH Msg3實(shí)現(xiàn)[10,15]。

圖1 TSCLA工作流程

由圖1可知，當(dāng)且僅當(dāng)MTD順利完成SR申請(qǐng)和小數(shù)據(jù)傳輸這2個(gè)階段后，基站才能正確解調(diào)MTD的上行數(shù)據(jù)。圖2進(jìn)一步描述了上行總資源給定時(shí)TSCLA的資源分配。不難理解，若SR階段與數(shù)據(jù)傳輸資源分配失衡，系統(tǒng)無法達(dá)到最優(yōu)性能。鑒于TSCLA1相對(duì)簡(jiǎn)單而TSCLA2的研究相對(duì)較多，本文重點(diǎn)研究TSCLA3的最大連接數(shù)或性能極限、SR申請(qǐng)與數(shù)據(jù)傳輸階段的最優(yōu)資源配比，以便為其優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。參照文獻(xiàn)[17,20]，本文的建模假設(shè)和主要參數(shù)可概述為：1)基站具有理想的沖突檢測(cè)功能；2)當(dāng)前活躍的用戶數(shù)為n；3)系統(tǒng)最小資源分配單元為時(shí)頻資源塊（RB, resource block），其總數(shù)為R；4)分配給 SR 申請(qǐng)的RB數(shù)目為RSR，每個(gè)RB可提供k個(gè)前導(dǎo)碼，因此可用的前導(dǎo)碼數(shù)目為m=kRSR，且每個(gè)前導(dǎo)碼可供一個(gè)MTD進(jìn)行一次SR申請(qǐng)；5)分配給數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞B數(shù)目為Rdata=R-RSR，且每個(gè)RB可供一個(gè)MTD完成一次數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)RB支持不同數(shù)量前導(dǎo)碼和不同數(shù)量MTD進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r，可通過線性變換等效為上述情況；6)實(shí)際場(chǎng)景中上述變量均為整數(shù)，但因?yàn)檎麛?shù)的實(shí)數(shù)近似與真實(shí)值的最大差值小于 1，所以為求解方便，本文將上述整數(shù)變量近似為實(shí)數(shù)變量。

圖2 TSCLA的資源分配

3 理論推導(dǎo)

3.1 各TSCLA協(xié)議性能對(duì)比

本節(jié)首先完成各TSCLA協(xié)議的性能分析與對(duì)比，并據(jù)此給出TSCLA3的優(yōu)勢(shì)。TSCLA1為每一個(gè)SR申請(qǐng)指定一個(gè)固定的時(shí)頻資源塊，這意味著

那么，當(dāng)采用TSCLA1時(shí)，成功完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠脩魯?shù)ns等于SR前導(dǎo)碼發(fā)送成功的用戶數(shù)，即

當(dāng)采用TSCLA2時(shí)，基站檢測(cè)活躍的SR前導(dǎo)碼并為其分配數(shù)據(jù)傳輸資源，其中活躍的SR前導(dǎo)碼包含發(fā)送成功和沖突的SR前導(dǎo)碼。目前，大多數(shù)蜂窩網(wǎng)的隨機(jī)接入過程都采用這種方式。因基站會(huì)為沖突的SR前導(dǎo)碼分配相同的時(shí)頻資源塊使其無法完成數(shù)據(jù)解調(diào)，此時(shí)只有發(fā)送成功的SR前導(dǎo)碼才能完成數(shù)據(jù)傳輸。更進(jìn)一步，當(dāng)活躍的前導(dǎo)碼數(shù)超過分配給數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞B數(shù)目Rdata時(shí)，因基站為活躍的SR前導(dǎo)碼隨機(jī)分配數(shù)據(jù)傳輸資源塊，此時(shí)只有一部分發(fā)送成功的SR前導(dǎo)碼才能完成數(shù)據(jù)傳輸，其比例等于發(fā)送成功的SR前導(dǎo)碼數(shù)與活躍的SR前導(dǎo)碼數(shù)之比。據(jù)此，當(dāng)采用TSCLA2時(shí)，成功完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠脩魯?shù)可表示為[20]

當(dāng)采用TSCLA3時(shí)，基站檢測(cè)發(fā)送成功的SR前導(dǎo)碼（即可檢測(cè)沖突的SR前導(dǎo)碼）并為其分配時(shí)頻資源塊。此時(shí)只要發(fā)送成功的SR前導(dǎo)碼數(shù)據(jù)不超過分配給數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞B數(shù)目Rdata，發(fā)送成功的SR前導(dǎo)碼都可有效地完成數(shù)據(jù)傳輸，因此當(dāng)采用TSCLA3時(shí)，成功完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠脩魯?shù)可表示為[17]

對(duì)比式(2)～式(4)可知，當(dāng)n、R、k固定時(shí)：1)TSCLA1可視為一種靜態(tài)的資源分配策略并且具有固定的ns，其本質(zhì)上與 OSCLA工作原理相同，當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)，ns可取最大值ne-1；2) TSCLA2和TSCLA3的ns均與RSR相關(guān)且存在一個(gè)最優(yōu)的RSR使ns最大；3) 當(dāng)RSR在較大范圍內(nèi)變化時(shí)，TSCLA2和TSCLA3的ns均大于TSCLA1的n；4)因?yàn)閟是歸一化負(fù)載的單調(diào)遞減函數(shù)且小于1，那么TSCLA2的ns一定小于TSCLA3的n，且s越大，兩者差距越大，這意味著盡管TSCLA3具有更高的復(fù)雜度，但其特別適合應(yīng)對(duì)mMTC的海量連接需求，又因?yàn)槲墨I(xiàn)[20]詳細(xì)分析了TSCLA2的性能極限和最優(yōu)資源分配策略，本文將重點(diǎn)研究TSCLA3的相關(guān)內(nèi)容。

3.2 性能極限：給定R和RSR時(shí)n的最大值

定理1當(dāng)給定R和RSR時(shí)，TSCLA3支持的n的最大值nmax可表示為

與之對(duì)應(yīng)的ns的最大值ns,max可表示為

證明由文獻(xiàn)[17,20]的研究結(jié)論可知：當(dāng)發(fā)送成功的SR前導(dǎo)碼數(shù)等于分配給數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞B數(shù)目Rdata時(shí)，TSCLA3的n與ns可取得最大值。將其應(yīng)用于式(3)，上述條件等效為

將式(7)兩邊同時(shí)除以-kRSR，可得

由朗伯W函數(shù)的定義可知，式(8)關(guān)于n的解可表示為

其中，Wx(?)表示第x類朗伯W函數(shù)[23]，x∈{0， 1}。因?yàn)閚max＞0，所以應(yīng)屬于區(qū)間。由R≤R可知，y必定小于或等于0，

SR即上述區(qū)間右邊一定成立。由-e-1≤y可知

此時(shí)，可用的數(shù)據(jù)傳輸資源數(shù)將ns,max限定為。由朗伯W函數(shù)定義可知[21]：在區(qū)間內(nèi)，-W(y)≥-W(y)。為了降低 SR-10前導(dǎo)碼沖突概率，本文令x=0，即取朗伯W函數(shù)的上分支（upper branch）。式(5)與式(6)上半部分得證。

證畢。

定理2當(dāng)僅給定R時(shí)，TSCLA3支持的n與ns的最大值可表示為

定理2的證明相對(duì)簡(jiǎn)單，可由式(5)與式(6)是關(guān)于RSR的凸函數(shù)直接得出，此處不再贅述。值得注意的是：1)與給出了TSCLA3的性能極限，其中可用于合理設(shè)置 ACB策略接入概率；2)給出了對(duì)應(yīng)的最優(yōu)資源分配策略。

3.3 最優(yōu)資源分配：給定R和n時(shí)RSR的最優(yōu)值

定理3當(dāng)給定R和n，以最大化ns為目標(biāo)時(shí)，TSCLA3分配給 SR申請(qǐng)的 RB數(shù)目的最優(yōu)值由以下函數(shù)決定。

因?yàn)镽總是固定的，所以為簡(jiǎn)單起見，式(12)和式(13)中關(guān)于的符號(hào)表示沒有體現(xiàn)R。

證明是式(7)關(guān)于RSR的解，其解由式(8)給出。此時(shí)n作為自變量，其取值范圍為[0,∞)，x=0或x=1的 2個(gè)解均為的可行解。當(dāng)時(shí)，與{n,R}的關(guān)系由朗伯W函數(shù)的上分支決定；當(dāng)時(shí)，與的關(guān)系則由朗伯W函數(shù)的下分支決定。式(12)得證。

由W0(?)與W-1(?)函數(shù)在范圍內(nèi)的性質(zhì)可知：當(dāng)時(shí)是關(guān)于n的單調(diào)遞減函數(shù)；當(dāng)時(shí)，是關(guān)于n的單調(diào)遞增函數(shù)。因此在取得最小值，即。當(dāng)時(shí)，n的最大值由s式(6)給出，即。式(13)得證。

3.4 不需要用戶數(shù)估計(jì)的動(dòng)態(tài)資源分配策略

當(dāng)運(yùn)用式(12)或圖2對(duì)TSCLA3進(jìn)行最優(yōu)資源分配時(shí)，與大多數(shù)TSCLA2的最優(yōu)資源分配算法類似[19-21]，必須輔之以精確的用戶數(shù)n估計(jì)算法，否則難以避免的用戶數(shù)估計(jì)誤差將使偏離最優(yōu)值，其中，為n估計(jì)值。用戶數(shù)估計(jì)誤差Δn給帶來的偏差可由關(guān)于n的導(dǎo)數(shù)給出，可表示為

為避免上述問題，本文充分發(fā)掘TSCLA3協(xié)議檢測(cè)發(fā)送成功或沖突SR前導(dǎo)碼的能力，提出了一種不需要用戶數(shù)估計(jì)的動(dòng)態(tài)資源分配算法。所提算法將發(fā)送成功的SR前導(dǎo)碼數(shù)與分配給數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞B數(shù)目的差值作為反饋，以迭代方式逐步逼近，其工作原理為

其中，i表示第i個(gè)接入周期；與分別表示第i個(gè)接入周期發(fā)送成功的 SR前導(dǎo)碼數(shù)、分配給SR申請(qǐng)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞B數(shù)目。為初始化算法，RSR(0)和RSR(1)可取[]1,R-1內(nèi)任意的不同值；為提高算法的收斂速度，令，其中，為第i個(gè)接入周期內(nèi)的估計(jì)用戶數(shù)，Δ0為一個(gè)微小的攝動(dòng)量以避免無法初始化算法。式(15)的有效性可將其理解為在式(7)上運(yùn)行Newton-Raphson算法[24]或?qū)⑵湟暈橛搔?i)驅(qū)動(dòng)的二階閉環(huán)控制系統(tǒng)[25]。當(dāng)運(yùn)用式(15)作為 TSCLA3的最優(yōu)資源分配時(shí)，圖1的工作流程可以細(xì)化為：1)基站廣播當(dāng)前接入周期可用于 SR申請(qǐng)的資源塊數(shù)目RSR、時(shí)頻位置和前導(dǎo)碼配置信息k等；2)MTD根據(jù)基站廣播信息發(fā)送 SR申請(qǐng)；3)基站檢測(cè)接入成功的SR申請(qǐng)并為其分配數(shù)據(jù)傳輸資源，并按照式(15)計(jì)算下一個(gè)周期的RSR；4)MTD 按照資源分配結(jié)果傳輸數(shù)據(jù)，基站接收MTD數(shù)據(jù)并反饋解調(diào)結(jié)果，然后返回步驟 1)完成新一輪的相關(guān)信息配置。上述過程因不需要用戶數(shù)估計(jì)，可在一定程度上折中TSCLA3因檢測(cè)發(fā)送成功或沖突的SR前導(dǎo)碼而需要的復(fù)雜度，即充分發(fā)掘TSCLA3協(xié)議檢測(cè)發(fā)送成功或沖突的SR前導(dǎo)碼的能力。

4 數(shù)值分析

本節(jié)將通過數(shù)值分析驗(yàn)證第3節(jié)理論分析的正確性。為對(duì)比方便，本文令R和k的取值與文獻(xiàn)[17]相同，即R=300，k=4。由定理 2可知，此時(shí)

圖3的2條實(shí)線分別描述了nmax、ns,max與RSR∈的關(guān)系。由圖 3可知：1)nmax與ns,max是關(guān)于RSR的凸函數(shù)；2)ns,max是關(guān)于RSR的線性分段函數(shù)；3) 當(dāng)時(shí)，nmax與RSR呈線性關(guān)系；當(dāng)時(shí)，nmax與RSR的關(guān)系由W0(?)函數(shù)決定；4)nmax與ns,max的最大值都在時(shí)取得，分別為與。圖 3的 3條虛線分別描述了時(shí)ns與RSR的關(guān)系。由圖3可知：1) 3種情況下的ns均小于或等于ns,max；2) 3種情況下的ns均為RSR的凸函數(shù)，分別在時(shí)取得最大值；3) 當(dāng)RSR≥時(shí)，ns受限于Rdata；當(dāng)時(shí)，ns受限于。上述結(jié)果驗(yàn)證了定理1～定理3的正確性。

圖3 nmax、ns,max與RSR的關(guān)系（R=300）

為驗(yàn)證第3.4節(jié)所提算法的有效性，圖5對(duì)比了所提算法與已知每個(gè)接入周期內(nèi)用戶數(shù)n的理想算法ns(i)的差別。這是因?yàn)楸M管實(shí)際系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)理想的用戶數(shù)估計(jì)，但其代表了這類算法的性能上限；當(dāng)給定某類用戶數(shù)估計(jì)算法時(shí)，其估計(jì)誤差對(duì)TSCLA3性能的影響也可由式(15)和圖4給出。圖5所采用的業(yè)務(wù)到達(dá)過程為接入強(qiáng)度同λ時(shí)所提算法與理想算法ns(i)的平均比值（i∈[1,1000]內(nèi)的平均）。由表 1可知：1) 當(dāng)λ在較的分段泊松過程；為表示方便，每個(gè)段內(nèi)僅取40個(gè)接入周期。由圖 5可知：1) 除在每個(gè)段的開始幾個(gè)接入周期存在較大的波動(dòng)外，所提算法將快速收斂到與理想算法一致的結(jié)果；2) 理論上所提算法的性能肯定會(huì)比理想算法差，但圖5的仿真結(jié)果表明該差別在可接受的范圍內(nèi)。為衡量該差別，表1列出了不大范圍內(nèi)變化時(shí)，所提算法比理想算法的性能損失在4%以內(nèi)；2)越小，所提算法的性能損失越小，這與式(15)的結(jié)論類似。上述結(jié)果驗(yàn)證了所提算法的有效性，即可利用較少的性能損失實(shí)現(xiàn)不需要用戶數(shù)估計(jì)的最優(yōu)資源分配。

圖4 (n)、( n)與n的關(guān)系（R=300）

圖5 所提算法與理想算法ns( i)的對(duì)比

5 結(jié)束語(yǔ)

以最大化成功完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠脩魯?shù)為目標(biāo)，本文完成了一類稱作帶沖突檢測(cè)的兩階段無連接協(xié)議的性能極限與最優(yōu)資源分配策略的理論分析，分別給出了其可支撐的最大用戶數(shù)與分配給發(fā)送調(diào)度請(qǐng)求申請(qǐng)的資源塊數(shù)目的最優(yōu)值。為避免因用戶數(shù)估計(jì)誤差造成最優(yōu)資源分配策略的性能損失，本文還設(shè)計(jì)了一種不需要用戶數(shù)估計(jì)的動(dòng)態(tài)資源分配算法。數(shù)值仿真表明，所提算法與已知每個(gè)接入周期內(nèi)用戶數(shù)的理想算法的性能差異在 4%范圍內(nèi)。上述研究工作可為 mMTC相關(guān)的無線接入?yún)f(xié)議的最優(yōu)資源分配提供參考。下一步工作為將上述工作擴(kuò)展到非理想信道狀態(tài)反饋或多重反饋的場(chǎng)景以完善5G無連接協(xié)議的相關(guān)研究工作。

表1 不同λ時(shí)所提算法與理想算法ns( i )的平均比值