CN112218384B - 一种基于优先级的分布式队列随机接入方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于优先级的分布式队列随机接入方法，包括：周期性地向UTC和MTC设备广播系统信息和前导码信息；接收接入请求信息：设备根据前导码信息，在可供选择的前导码中任意选择一条前导码，设备将选择的前导码作为接入请求信息；对接入请求信息进行解码，并通过每个设备发送随机接入回复信息；接收连接请求信息：每个设备根据基站发送的随机接入回复信息，通过物理上行共享信道中的资源块生成；判断连接请求信息是否发生碰撞，若存在碰撞，则执行PDQRA方法；若不存在碰撞，则成功接入。本发明能够通过调整前导码划分比率和UTC设备选择概率来改善接入性能，不但能保证UTC设备接入延时，还可最小化MTC设备的接入延时。

Description

一种基于优先级的分布式队列随机接入方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种基于优先级的分布式队列随机接入方法。

背景技术

近年来，智能互联型社会在5G移动通信技术的推动下迅猛发展。面对激增的数据和设备，新空口技术发挥着重要作用。网络数据中心(Internet Data Center，IDC)预计2023年5G网络的设备接入量将达到10亿，占全球所有移动设备的9％。与此同时，包括增强型移动宽带、大规模机器类型通信和高可靠低延时通信在内的混合业务接入是5G无线通信系统的新趋势。传统单类型终端接入问题中，学术界和工业界主要考虑用户的接入成功率问题，而当有混合业务如低延时业务时，适用于传统通信的接入机制无法保证业务的时延需求，因此需要研究并设计一种适合多业务接入的随机接入机制，以保证不同类型业务的服务质量。

然而，现有的蜂窝物联网无法实现大规模机器类型通信(machine typecommunication，MTC)设备接入，海量的接入设备将会导致在无线接入网、业务信道、核心网处拥塞，严重的接入拥塞问题将会引起较高的接入失败率以及难以忍受的系统延时。目前已有许多工作展开研究来解决随机接入问题，如将有限的资源进行合理分配，或采用不同的退避机制来缓解拥塞从而提高设备接入成功概率。有研究者提出了经典的接入类限制(access class barring，ACB)退避机制，通过设置接入概率和退避时间，部分设备被限制接入网络，从而减少接入请求数，以缓解接入拥塞问题。基于ACB机制，有研究者通过对物理随机接入信道(physical random access channel，PRACH)和物理上行共享信道(physicaluplink shared channel，PUSCH)资源联合动态分配来进一步提高传输效率。此外，还有人提出了增强型接入限制(enhanced access barring，EAB)机制来增强接入性能，不同类别的设备只能在固定时间窗中请求接入。还有研究者提出了基于寻呼的接入机制，设备处于休眠状态直到基站发出寻呼信号。研究者还提出了一种基于分组的接入机制，组头充当网关聚合上行传输数据以及分配下行数据。此外，一种基于分布式队列的接入机制也被提出，接入失败的设备进入队列等待重新接入。但大多数相关工作均只考虑单一类型业务场景，不适用于多种业务的混合场景，且不能保证高优先级设备的性能要求。

针对多业务混合场景，许多研究提出基于优先级的接入方案。有研究者提出为高可靠低延时类型通信(UTC)设备预留一些前导码资源来保证其接入延时需求。然而仍有一些问题亟需解决来进一步增强接入性能。首先，当多种异构业务同时发出接入请求时，如何划分接入优先级，使得接入机制可以均衡不同的业务需求。其次，传统基于竞争的接入机制碰撞概率高，无法保证低延时业务的服务质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于优先级的分布式队列随机接入方法，在保证UTC设备接入延时需求的同时，通过联合优化前导码划分比率和UTC设备选择概率，来最小化MTC设备的接入延时。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于优先级的分布式队列随机接入方法，包括：

步骤(1)：周期性地向每个UTC设备和MTC设备广播系统信息和前导码信息；所述前导码信息包括：前导码数量、前导码划分比率和UTC设备选择概率，所述前导码划分比率为：将前导码分为两组，包括仅供所述UTC设备使用的第一组前导码，以及供所述UTC设备和MTC设备共同使用的第二组前导码；所述UTC设备选择概率为：所述UTC设备选择所述第一组前导码和第二组前导码的概率；

步骤(2)：接收接入请求信息，所述接入请求信息为：每个所述UTC设备和MTC设备根据所述前导码信息，在可供选择的前导码中任意选择一条前导码，并在当前随机接入机会中，通过物理随机接入信道传输选择的前导码，所述UTC设备和MTC设备将选择的前导码作为接入请求信息；

步骤(3)：对所述接入请求信息进行解码，并通过物理下行控制信道向每个所述UTC设备和MTC设备发送随机接入回复信息；

步骤(4)：接收连接请求信息，所述连接请求信息为：每个所述UTC设备和MTC设备根据基站发送的随机接入回复信息，通过物理上行共享信道中的资源块进行传输；

步骤(5)：判断所述连接请求信息是否发生碰撞，若不同的设备选择了同一条前导码，则不同的设备存在碰撞，并执行PDQRA方法；若所述连接请求信息不存在碰撞，则基站通过物理下行共享信道向所述UTC设备和MTC设备发送连接建立信息，并成功接入。

所述步骤(5)中的执行PDQRA方法具体为：将选择相同前导码而导致接入失败的设备组成碰撞分布式队列，所述碰撞分布式队列根据所选前导码的序号进行排序，并依次在下一个随机接入机会中重新接入。

所述碰撞分布式队列根据所选前导码的序号进行排序，还包括：将含有UTC设备的碰撞分布式队列始终排在最前端。

所述UTC设备的平均接入延时的公式为：

其中，U为UTC设备个数，M为MTC设备个数，N为前导码个数，α为前导码划分比率，(1-α)N为第一组前导码个数，αN为第二组前导码个数，p为UTC设备选择第一组前导码的概率，1-p为UTC设备选择第二组前导码的概率，pU为选择第一组前导码的设备数，M+(1-p)U为选择第二组前导码的设备数，T(pU,(1-α)N)为选择第一组前导码的设备的平均接入延时且

为一个随机接入机会的持续时间，R(pU,(1-α)N)为选择第一组前导码的UTC设备全部成功接入基站所需的平均随机接入机会个数，并且R(pU,(1-α)N)的公式为：

为从(1-α)N个前导码中随机选取一个的所有排列组合的个数，

为从pU个设备中随机选取i个设备的所有排列组合的个数，R(i,(1-α)N)为i个设备使用(1-α)N个前导码资源接入基站所需的平均随机接入机会个数，T(M+(1-p)U,αN)为选择第二组前导码的UTC设备和全部MTC设备成功接入基站的平均接入延时且

R(M+(1-p)U,αN)为选择第二组前导码的UTC设备和全部MTC设备成功接入基站所需的平均随机接入机会个数，并且R(M+(1-p)U,αN)的公式为：

为从αN个前导码中随机选取一个的所有排列组合的个数，

为从M+(1-p)U个设备中随机选取i个设备的所有排列组合的个数，R(i,αN)为i个设备使用αN个前导码资源接入基站所需的平均随机接入机会个数。

所述全部MTC设备成功接入基站的平均接入延时的最小值为：根据所述UTC设备的平均接入延时，通过对所述前导码划分比率和UTC设备选择概率进行联合调整，得到全部MTC设备成功接入基站的平均接入延时的最小值，公式为：

其中，0≤α≤1，0≤p≤1，t_max为所述UTC设备的接入延时需求。

所述通过对所述前导码划分比率和UTC设备选择概率进行联合调整，得到所述全部MTC设备成功接入基站的平均接入延时的最小值，还包括：采用粒子群优化算法计算得到所述前导码划分比率和UTC设备选择概率的次优解。

所述步骤(2)中的随机接入机会包括5个子帧。

所述步骤(3)中的随机接入回复信息包括：已解码的前导码身份信息、时间对准信息、临时标识符分配信息和上行链路授权信息。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明能够在mMTC和uRLLC终端共存场景中，通过分析设备的接入延时来评价接入方法的性能，联合调整前导码划分比率和UTC设备选择概率来改善接入性能，在保证UTC设备延时性能需求的同时，采用粒子群优化算法找到前导码划分比率和UTC设备选择概率的次优解，进而最小化MTC设备接入延时。

附图说明

图1是本发明实施方式的基站与设备之间的交互模型示意图；

图2是本发明实施方式的前导码分配示意图；

图3是本发明实施方式的基于优先级的分布式队列随机接入方法原理图；

图4是本发明实施方式的基于优先级的分布式队列随机接入方法的信令交互过程图；

图5是本发明实施方式的粒子群优化算法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种基于优先级的分布式队列随机接入方法，主要包括：在海量机器类通信(massive machine type communication，mMTC)和高可靠低延时通信(ultra reliable and low latency communication，uRLLC)终端共存场景下，传统的随机接入技术无法满足混合业务的不同性能需求。通过基于优先级的分布式队列随机接入(priority based distributed queuing random access，PDQRA)方法，来满足高可靠低延时类型通信(ultra-reliable and low latency communications，UTC)设备的低延时需求，将可获得的前导码分为两组。第一组仅供部分UTC设备竞争使用，第二组供全部机器类型通信(machine type communication，MTC)设备和剩余的UTC设备共同竞争使用。发生碰撞的设备遵遁碰撞分布式队列的排队准则，依次排队等待接入。本实施方式还通过联合优化前导码划分比率和UTC设备选择概率，在保证UTC设备接入延时需求的同时，使用粒子群(Particle Swarm optimization，PSO)优化算法来求出最小化MTC设备的接入延时的次优解。

如图1所示，为发明实施方式的基站与设备之间的交互模型示意图，本实施方式为一个混合业务场景，在一个基站的覆盖下，有M个MTC设备和U个UTC设备，所述MTC设备为延时容忍业务，所述UTC设备为延时敏感业务。两种类型的设备在一个随机接入机会(randomaccess opportunity，RAO)中同时向基站发送随机接入请求。图1中可以看出每个RAO包括5个子帧，有N个前导码可供使用。所述RAO的前半部分(即前导码部分)作为接入请求使用，剩余子帧用于数据传输。在一个RAO中，为了满足UTC设备时延需求，MTC设备仅可使用部分前导码，而具有敏感时延业务的UTC设备可使用全部前导码资源以减少其接入碰撞概率。若该RAO中无UTC设备，则MTC设备可使用全部前导码资源。当不同设备选择同一条前导码，则请求发生冲突碰撞，这些碰撞设备将根据本实施方式提出的基于优先级的分布式队列随机接入(priority based distributed queuing random access，PDQRA)方法等待在随后的RAO中继续发送接入请求。假设设备成功接入网络后，其数据可以在数据传输帧中全部传输完毕。

如图2所示，为本发明实施方式的前导码分配示意图，本实施方式不同于传统单业务的随机接入场景，需要根据不同业务的接入需求来划分优先级，因此，前导码资源的合理分配至关重要。图2中，全部前导码资源被分为两组，第一组仅供UTC设备接入使用因为UTC设备接入优先级高，需要保证其低延时需求，而第二组供UTC设备和MTC设备共同使用。第一组前导码取用前导码池(前导码资源)中序号靠前的部分，第二组前导码取用序号靠后的部分。设α为前导码划分比率，则第一组共有(1-α)N条前导码，而第二组有αN条前导码。为了进一步提高接入性能，UTC设备根据前导码选择概率来选择使用合适的前导码组。设p为UTC设备选择第一组前导码的概率，则1-p为UTC设备选择第二组前导码的概率。当设备收到基站广播的信息后，每个设备在可使用的前导码组中随机选择进行接入。

除了基于优先级的前导码分配和选择方案，本实施方式还采用分布式队列机制来减少碰撞概率和能耗。选择相同前导码而导致接入失败的设备组成一个碰撞分布式队列，这些碰撞分布式队列根据所选前导码的序号进行排序，并等待在下一个RAO重新接入。与传统的分布式队列机制不同的是，为了进一步减少UTC设备的时延，含有UTC设备的队列始终排在最前端。如图3所示，为本发明实施方式的基于优先级的分布式队列随机接入方法原理图，根据图3(a)-图3(c)，设想一个仅有4个UTC设备和4个MTC设备的简单混合业务场景，一个RAO共有5条前导码资源，假设所述UTC设备可使用全部5条前导码，而所述MTC设备仅可以使用后3条前导码；如图3(b)，在RAO1中，有三条前导码被超过一个设备同时选择，分别为：u2和u3发生碰撞、u4和m1发生碰撞、m3和m4发生碰撞，如图3(c)，每组碰撞的设备依序组成队列。在下一个RAO，碰撞设备依次重传接入请求并且更新队列。若重传过程中再次产生碰撞，则碰撞队列压入队尾。

此外，本实施方式还可以通过调整所述前导码划分比率和UTC设备选择概率，转换为四种传统随机接入方法，四种特殊的情况如下：

当p＝0且α＝1时：表示传统无优先级的随机接入机制，则UTC设备和MTC设备共同拥有全部前导码资源和接入机会。

当p＝0且α＝0时：表示禁止一切设备接入网络。

当p＝1且α＝1时：表示仅有MTC设备接入的单业务环境，并且MTC设备可使用全部前导码资源。

当p＝1且α＝0时：表示仅有UTC设备有接入需求的单业务环境。

如图4所示，为本发明实施方式的基于优先级的分布式队列随机接入方法的信令交互过程图，不同于传统的信令交互过程，本实施方式中的基站需要根据设备的注册信息来确定优先级，并根据业务负载动态分配前导码，下面对具体的技术方案进行详细描述：

步骤(1)：初始化，基站广播系统信息：通过主信息块(master informationblock，MIB)和系统信息块(system information blocks，SIBs)周期性地向每个UTC设备和MTC设备广播系统信息和前导码信息，设备必须在接入请求之前收到基站的广播信息。

进一步地，所述前导码信息包括：前导码数量、前导码划分比率和UTC设备选择概率，所述前导码划分比率为：将前导码分为两组，包括仅供所述UTC设备使用的第一组前导码，以及供所述UTC设备和MTC设备共同使用的第二组前导码；所述UTC设备选择概率为：所述UTC设备选择所述第一组前导码和第二组前导码的概率。

步骤(2)：设备向基站发送接入请求信息Msg1：每个所述UTC设备和MTC设备根据所述前导码信息，在可供选择的前导码中任意选择一条前导码，并在当前随机接入机会中，通过物理随机接入信道传输选择的前导码。所述UTC设备和MTC设备将选择的前导码作为接入请求信息发送至基站。由于前导码资源的正交特性，选择不同前导码的多个设备可以在一个随机接入机会(RAO)中同时接入基站。

进一步地，所述步骤(2)中的随机接入机会(RAO)包括5个子帧。

步骤(3)：基站对设备发送随机接入回复信息Msg2：通过基站对所述接入请求信息(即设备选择的前导码)进行解码，并通过基站的物理下行控制信道(physical downlinkcontrol channel，PDCCH)向每个所述UTC设备和MTC设备发送随机接入回复(randomaccess response，RAR)信息。

进一步地，所述步骤(3)中的随机接入回复信息RAR信息包括：已解码的前导码身份(identification，ID)信息、时间对准(time alignment，TA)信息、临时标识符分配信息和上行链路授权(uplink grants)信息。

步骤(4)：设备向基站发送连接请求信息Msg3：每个所述UTC设备和MTC设备根据接收到的随机接入回复信息(RAR)，通过物理上行共享信道(physical uplink sharedchannel，PUSCH)中的资源块向基站发送连接请求信息，即每个设备通过所述前导码身份信息来寻找相应的随机接入回复信息(RAR)，并通过物理下行控制信道(PUSCH)中的资源块(resource block，RB)向基站传输每个设备自己的身份信息。

步骤(5)：判断所述连接请求信息是否发生碰撞，若不同的设备选择了同一条前导码，那么不同设备将收到相同的随机接入回复信息(RAR)，并通过同一个资源块(RB)发送Msg3，基站无法对前导码正确解码，通过执行PDQRA方法转入所述步骤(2)；若所述连接请求信息不存在碰撞，则基站通过物理下行共享信道(PDSCH)向所述UTC设备和MTC设备发送连接建立信息Msg4，并成功接入。

进一步地，所述步骤(5)中的执行PDQRA方法具体为：将选择相同前导码而导致接入失败的设备组成碰撞分布式队列，所述碰撞分布式队列根据所选前导码的序号进行排序，并依次在下一个随机接入机会(RAO)中重新接入，即重新转入所述步骤(2)，并按顺序依次执行到所述步骤(5)。

所述碰撞分布式队列根据所选前导码的序号进行排序，还包括：将含有UTC设备的碰撞分布式队列始终排在最前端。

在mMTC和uRLLC终端共存场景下，接入延时是主要的性能指标，因为在端到端延时中它占主要部分，因此本实施方式使用MTC设备和UTC设备的平均接入延时来评价方法性能，具体如下：

进一步地，所述UTC设备的平均接入延时的公式为：

其中，U为UTC设备个数，M为MTC设备个数，N为前导码个数，α为前导码划分比率，(1-α)N为第一组前导码个数，αN为第二组前导码个数，p为UTC设备选择第一组前导码的概率，1-p为UTC设备选择第二组前导码的概率，pU为选择第一组前导码的设备数，M+(1-p)U为选择第二组前导码的设备数，T(pU,(1-α)N)为选择第一组前导码的设备的平均接入延时且

为一个随机接入机会的持续时间，R(pU,(1-α)N)为选择第一组前导码的UTC设备全部成功接入基站所需的平均随机接入机会个数，并且R(pU,(1-α)N)的公式为：

为从(1-α)N个前导码中随机选取一个的所有排列组合的个数，

为从pU个设备中随机选取i个设备的所有排列组合的个数，R(i,(1-α)N)为i个设备使用(1-α)N个前导码资源接入基站所需的平均随机接入机会个数，T(M+(1-p)U,αN)为选择第二组前导码的UTC设备和全部MTC设备成功接入基站的平均接入延时，T(M+(1-p)U,αN)也相当于MTC设备的平均接入延时且

R(M+(1-p)U,αN)为选择第二组前导码的UTC设备和全部MTC设备成功接入基站所需的平均随机接入机会个数，并且R(M+(1-p)U,αN)的公式为：

为从αN个前导码中随机选取一个的所有排列组合的个数，

为从M+(1-p)U个设备中随机选取i个设备的所有排列组合的个数，R(i,αN)为i个设备使用αN个前导码资源接入基站所需的平均随机接入机会个数。

对于混合业务场景，所述前导码划分比率和UTC设备选择概率决定着MTC设备和UTC设备的接入延时，较小的前导码划分比率α可以保证UTC设备的接入延时，然而它将同时降低了MTC设备的性能，因为MTC设备仅能使用极少的前导码资源。此外，UTC设备选择使用第一组前导码资源可以降低碰撞概率，然而较大的前导码划分比率α将增加UTC设备的延时。因此，参数和应该根据业务负载和前导码数目进行联合优化。一方面需要保证具有低接入延时需求的UTC设备性能，另一方面需要降低MTC设备的延时以增强性能。

具体地，所述全部MTC设备成功接入基站的平均接入延时的最小值为：根据所述UTC设备的平均接入延时，通过对所述前导码划分比率和UTC设备选择概率进行联合调整，得到全部MTC设备成功接入基站的平均接入延时的最小值，公式为：

其中，α的限制条件为0≤α≤1，p的限制条件为0≤p≤1，t_max为所述UTC设备的接入延时需求，用于保证UTC设备的接入性能。

进一步地，公式

是一个NP难的问题(非凸优化问题)，需要合适的算法来优化问题，从而降低计算复杂度、快速收敛并求得次优解，本实施方式采用粒子群优化算法得到所述前导码划分比率和UTC设备选择概率的次优解，如图5所示，为本发明实施方式的粒子群优化算法流程图，具体为：将接入延时作为适应度函数，首先初始化MTC设备数M、UTC设备数U、前导码数N、加速常量c₁和c₂、粒子数F、速度V和变量x＝{α,p}，经过数次迭代后，所有参数收敛并且获得前导码最优的分配比率α^*和选择概率p^*，进而求出所述MTC设备的平均接入延时的最小值。

由此可见，本发明提供的基于优先级的分布式队列随机接入方法，能够在mMTC和uRLLC终端共存场景中，通过分析设备的接入延时来评价接入方法的性能，联合调整前导码划分比率和UTC设备选择概率来改善接入性能，在保证UTC设备延时性能需求的同时，采用粒子群优化算法找到前导码划分比率和UTC设备选择概率的次优解，进而最小化MTC设备接入延时。

Claims (4)

1.一种基于优先级的分布式队列随机接入方法，其特征在于，包括：

步骤(1)：周期性地向每个UTC设备和MTC设备广播系统信息和前导码信息；所述前导码信息包括：前导码数量、前导码划分比率和UTC设备选择概率，所述前导码划分比率为：将前导码分为两组，包括仅供所述UTC设备使用的第一组前导码，以及供所述UTC设备和MTC设备共同使用的第二组前导码；所述UTC设备选择概率为：所述UTC设备选择所述第一组前导码和第二组前导码的概率；

步骤(2)：接收接入请求信息，所述接入请求信息为：每个所述UTC设备和MTC设备根据所述前导码信息，在可供选择的前导码中任意选择一条前导码，并在当前随机接入机会中，通过物理随机接入信道传输选择的前导码，所述UTC设备和MTC设备将选择的前导码作为接入请求信息；

步骤(3)：对所述接入请求信息进行解码，并通过物理下行控制信道向每个所述UTC设备和MTC设备发送随机接入回复信息；

步骤(4)：接收连接请求信息，所述连接请求信息为：每个所述UTC设备和MTC设备根据基站发送的随机接入回复信息，通过物理上行共享信道中的资源块进行传输；

步骤(5)：判断所述连接请求信息是否发生碰撞，若不同的设备选择了同一条前导码，则不同的设备存在碰撞，并执行PDQRA方法；若所述连接请求信息不存在碰撞，则基站通过物理下行共享信道向所述UTC设备和MTC设备发送连接建立信息，并成功接入；

所述步骤(5)中的执行PDQRA方法具体为：将选择相同前导码而导致接入失败的设备组成碰撞分布式队列，所述碰撞分布式队列根据所选前导码的序号进行排序，并依次在下一个随机接入机会中重新接入；

所述碰撞分布式队列根据所选前导码的序号进行排序，还包括：将含有UTC设备的碰撞分布式队列始终排在最前端；

所述UTC设备的平均接入延时的公式为：

其中，U为UTC设备个数，M为MTC设备个数，N为前导码个数，α为前导码划分比率，(1-α)N为第一组前导码个数，αN为第二组前导码个数，p为UTC设备选择第一组前导码的概率，1-p为UTC设备选择第二组前导码的概率，pU为选择第一组前导码的设备数，M+(1-p)U为选择第二组前导码的设备数，T(pU,(1-α)N)为选择第一组前导码的设备的平均接入延时且

为一个随机接入机会的持续时间，R(pU,(1-α)N)为选择第一组前导码的UTC设备全部成功接入基站所需的平均随机接入机会个数，并且R(pU,(1-α)N)的公式为：

为从(1-α)N个前导码中随机选取一个的所有排列组合的个数，

为从pU个设备中随机选取i个设备的所有排列组合的个数，R(i,(1-α)N)为i个设备使用(1-α)N个前导码资源接入基站所需的平均随机接入机会个数，T(M+(1-p)U,αN)为选择第二组前导码的UTC设备和全部MTC设备成功接入基站的平均接入延时且

R(M+(1-p)U,αN)为选择第二组前导码的UTC设备和全部MTC设备成功接入基站所需的平均随机接入机会个数，并且R(M+(1-p)U,αN)的公式为：

为从αN个前导码中随机选取一个的所有排列组合的个数，

为从M+(1-p)U个设备中随机选取i个设备的所有排列组合的个数，R(i,αN)为i个设备使用αN个前导码资源接入基站所需的平均随机接入机会个数；

所述全部MTC设备成功接入基站的平均接入延时的最小值为：根据所述UTC设备的平均接入延时，通过对所述前导码划分比率和UTC设备选择概率进行联合调整，得到全部MTC设备成功接入基站的平均接入延时的最小值，公式为：

其中，0≤α≤1，0≤p≤1，t_max为所述UTC设备的接入延时需求。

2.根据权利要求1所述的基于优先级的分布式队列随机接入方法，其特征在于，所述通过对所述前导码划分比率和UTC设备选择概率进行联合调整，得到所述全部MTC设备成功接入基站的平均接入延时的最小值，还包括：采用粒子群优化算法计算得到所述前导码划分比率和UTC设备选择概率的次优解。

3.根据权利要求1所述的基于优先级的分布式队列随机接入方法，其特征在于，所述步骤(2)中的随机接入机会包括5个子帧。

4.根据权利要求1所述的基于优先级的分布式队列随机接入方法，其特征在于，所述步骤(3)中的随机接入回复信息包括：已解码的前导码身份信息、时间对准信息、临时标识符分配信息和上行链路授权信息。

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