本发明公开一种评估免授权重传方案在超可靠低延迟下的中断概率的方法，包括如下步骤：1)实时用户采用短包形式传输数据包，通过免授权重传技术访问基站；2)系统结合时延约束建立中断概率问题模型：给定发射功率，建立信道模型，得到在基站处的信干噪比，给定信干噪比阈值和超可靠低延迟约束下交付的时延，结合时延约束得到最大的往返传输过程次数，再利用概率论和随机几何建立中断概率问题模型；3)系统传输中断概率：根据模型计算得到免授权重传方案中断概率的闭合解。本发明可以准确地评估出系统在超可靠低延迟服务需求下的中断概率、以及揭示网络的系统参数对信息传输中断概率的影响。
1.一种评估免授权重传方案在超可靠低延迟下的中断概率的方法，其特征是，包括如下步骤：
1)实时用户采用短包形式传输数据包，通过免授权重传技术访问基站：首先对实时用户传输的数据包进行有限块长编码，得到数据传输速率R和包长L，利用传输速率和包长定义传输时间间隔TTI，再通过竞争访问接入基站，根据给定的传输时间间隔分析得到系统一次往返传输过程的总时延
2)建立系统模型，系统结合时延约束建立中断概率问题模型：给定发射功率，结合平坦瑞利衰落信道模型，得到在接收端处的信干噪比，给定信干噪比阈值和超可靠低延迟约束下交付的时延，结合时延约束得到最大的往返传输过程次数，再利用概率论和随机几何建立中断概率问题模型；
3)系统传输中断概率：根据模型计算得到免授权重传方案中断概率的闭合解。
2.根据权利要求1所述的一种评估免授权重传方案在超可靠低延迟下的中断概率的方法，其特征是，步骤2)的具体步骤包括：
21)网络场景为：假设基站和用户设备在空间分布上服从两个相互独立的泊松点过程ΦB和ΦD，且强度分别为λB和λD；每个用户都与其地理位置最近的基站相关联形成泰森多边形，且被同步连接到服务基站；在URLLC服务下，用户设备的数据包以短包形式传输，结合上行基于竞争的免授权接入技术，短包将以一种即到即走的方式传输，不用向基站发送调度申请以及接受来自基站的资源授权；在数据包缓存区，考虑单包序列到达场景下，每个数据包缓存区服从独立同分布的伯努利流量产生模型，概率pa∈[0,1]；基于该缓存模型，每个用户设备都会以概率pa接收一个来自更高层的数据包，当该数据包传输成功且无新包到达时，该缓存区将没有数据包序列，否则就会等待重传；在基于单层蜂窝网络以及缓存模型中，N个用户被预先分配在一个TTI内的S个正交导频，定义需要传输数据包的用户设备称之为实时用户，实时用户会随机地在S个正交导频中选择一个传输数据，由此定义选择相同导频的实时用户密度为λa＝paλD/S；
22)所述系统模型：实时用户以短包形式通过免授权技术传输给服务基站，服务基站接收到的短包进行译码，并反馈给实时用户，若接收失败，将进行重传；
23)结合URLLC下的短包传输特点，首先得到系统传输方案一次往返传输过程的时延为其中Tfb代表基站反馈延迟、Tbp代表基站处理时延、Tup代表用户处理延迟，Ttx代表传输时间延迟，且假设Tfb、Tbp、Tup与Ttx数值上相等；进一步得到系统传输方案中经过m次系统方案往返过程传输后的延迟总和为：其中Tfa代表帧对齐延迟，也与Ttx数
值上相等，L代表数据包长，R代表有限块长编码下数据速率；
24)系统结合时延约束建立中断概率问题模型：根据路径损耗模型得到在基站处的信干噪比γm，给定信干噪比阈值γth，超可靠低延迟约束下交付的时延Tmax和结合时延约束得到最大的往返传输过程次数M，再利用概率论和随机几何建立中断概率问题模型；
根据路径损耗模型得到信干噪比为γm＝ρhm/(Iintra+Iinter+σ)，其中γm代表第m次系统方案往返过程传输的信干噪比，ρ代表接收功率阈值即采用全路径损耗逆变功率控制保证用户设备平均接收信号功率等于相同的阈值，hm代表的是用户到基站的信道功率增益，服2
从均值为1的指数分布即h～Exp(1)；σ代表的是噪声功率，Iintra和Iinter代表的是区内干扰功率和区间干扰功率；
基于该模型场景下，上行免授权传输的URLLC可靠性指标是在一定的时间限制内未发送成功的数据包与已发送的数据包的百分比即中断概率为PF＝Pr{Ts≤Tmax}；问题可描述为在约定的QoS交付的时延限制内，中断概率保证低于ε；URLLC短包传输服务下可靠性问题模型可建模为如下表达式：PF＝Pr{Ts≤Tmax}≤ε
其中Ts代表数据包传输成功所产生的实际时延，Tmax代表URLLC下QoS交付的最大时延约束，ε是无穷小值。
3.根据权利要求2所述的一种评估免授权重传方案在超可靠低延迟下的中断概率的方法，其特征是，步骤3)的具体步骤包括：计算系统传输方案的中断概率PF为：
其中M＝0代表在延迟约束内没有重传，用户设备无法接收到反馈信息，传输失败；M≥1代表在延迟约束内至少有一次往返传输过程，M的表达式为：其中 代表的是比该数值小的最大整数 代表在系统传输方案中用户需要第m次系统方案往返过程传输的概率，即前m‑1次系统方案往返过程传输都失败的概率，也就是在最大时延约束Tmax为前m‑1次系统方案往返过程传输总延迟TR(m‑1)时的中断概率，可描述为：代表在系统传输方案中第m次系统方案往返过程传输中的传输成功概率，可描述为：R
式中 代表第m次系统方案往返过程传输中区内干扰用户数N＝n的概率；Θ[n，m]代表系统传输方案中第m次系统方案往返过程传输在区内干扰用户数N＝n的条件下R n用户的传输成功率；(1‑Θ[n，m]) 代表系统传输方案中第m次系统方案往返过程传输在区内干扰用户数N＝n的条件下用户的非碰撞率，即其余n个区内干扰用户没有被基站成功接收的概率。
4.根据权利要求1所述的一种评估免授权重传方案在超可靠低延迟下的中断概率的方法，其特征是：步骤1)中：有限块长下的传输速率R与数据包长L的关系表达式为：‑1
其中Q 代表的是高斯函数的反函数，ε代表短包产生的误码率，O(logL/L)表示logL/L的无穷小；C代表香农容量其表达式为：C(γ)＝log(1+γ)
其中γ代表噪比；根据有限块长传输速率以及包长得到传输时间延迟Ttx表达式为：根据系统框架原理得到一次往返传输过程的传输时延 为：
由于短包传输中传输时间很短，则可假设帧对齐延迟Tfa、基站反馈延迟Tfb、基站处理时延Tbp和用户处理延迟Tup都与传输时间延迟Ttx相等，进一步得到m次往返传输过程后的传输时延TR(m)为：
5.根据权利要求2所述的一种评估免授权重传方案在超可靠低延迟下的中断概率方法，其特征是：步骤2)中区内干扰功率Iintra表达式为：其中hj代表第j个实时用户的信道增益；区间干扰功率Iinter表达式为：其中Ω代表来自不同基站服务区域的区间干扰用户集合，Pi代表第i个区间干扰用户的发射功率，ri代表的是第i个区间干扰用户到该用户服务基站的距离，α代表路径损耗。
6.根据权利要求3所述的一种评估免授权重传方案在超可靠低延迟下的中断概率方法，其特征是：步骤3)中计算闭合解的具体步骤包括：
31)首先求解第m次系统方案往返过程传输中区内干扰用户数N＝n的概率 表达式为：
其中c是一个常数为3.5；同一基站服务下有数据包需要传输的用户数；
32)进一步得到未考虑碰撞情况下的系统传输方案中第m次系统方案往返过程传输在R区内干扰用户数N＝n的条件下用户的传输成功率Θ[n，m]，表达式为：
33)根据区内干扰功率Iintra表达式以及信道增益h服从均值为1的指数分布概率密度函数计算part1可得到期望值：
34)根据区间干扰功率Iinter表达式以及信道增益h服从均值为1的指数分布概率密度函数可得到期望值：利用换元法将 代入式中进一步得到：
其中EP(P )可根据功率P的概率密度函数fP(p)求解，概率密度函数为由此得到 最后可以得到：
35)最后可以得到系统传输方案中第m次系统方案往返过程传输在区内干扰用户数N＝Rn的条件下用户的传输成功率Θ[n，m]表达式为：
评估免授权重传方案在超可靠低延迟下的中断概率的方法
技术领域
[0001] 本发明属于免授权传输系统设计领域，具体涉及一种评估免授权重传方案在超可靠低延迟下的中断概率方法。
背景技术
[0002] 第五代移动通信系统中包含增强移动带宽(eMBB)、海量机器通信(mMTC)和超高可靠低延迟通信(URLLC)。随着大量的智能电子终端设备的应用范围扩大，在通信业务上就需要更高的传输要求、更高可靠性、更大覆盖范围以及更低时延要求。因此在三大场景中超高可靠低延迟通信成为工业自动化、自动驾驶、远程遥控以及虚拟现实等技术中必不可少的‑8需求，比如在工业自动化应用中就要求几毫秒的延迟内达到1‑10 的可靠性。在传统的蜂窝系统(LTE)协议中上行(UL)传输采用基于授权的访问技术，在用户设备有数据包需要传输时，首先向基站发送调度请求；然后基站向用户设备发送调度授权；最后用户设备在接收到授权信息后发送数据包给基站。然而这样的UL调度过程会导致访问延时过长，该上行调度技术延迟在数据传输之前至少有10ms的延迟，与超可靠低延迟需求相差甚远，为了减少访问延迟，免授权访问被认为是一种很有前途的解决方案。上行免授权传输过程中，用户设备需要传输数据包时，不需要对基站发送调度请求，通过竞争访问或者资源预留的方式发送数据包，再结合URLLC下的短包传输，该技术将减少数据传输时延和调度时延。
[0003] 上行免授权传输技术中，包含两种接入方式，一种是资源预留即用户设备使用基站预先分配好的频谱资源发送数据包；二是基于竞争的接入，用户设备当有数据包需要发送时，就通过竞争频谱资源池的资源进行传输。前者更适用于周期性数据包到达场景，以一种固定或循环模式到达的场景，然而后者适用于数据包以突发的形式到达的场景，但会产生竞争问题。基于大量设备和零星的数据包到达是5G系统的典型特征，突发式流量到达场景将更具有研究性。为了提高物联网设备的服务质量和降低功耗，需要有效的随机访问流程来提高访问的成功性能。当基站(BS)分配了专用的调度请求资源时，物联网设备可以执行预留资源传输方案，也可以在没有专用调度请求资源(如上行数据或控制信息传输)的情况下执行基于竞争的免授权访问技术。
[0004] 目前针对免授权技术的应用以及竞争问题的解决，已经有许多学者提出了应用场景与相应的解决方案。学者们提出将免授权技术应用到D2D中，并基于竞争问题提出通过博弈论优化用户的资源块选择，以增强引入基于争用的接入方案的优势，弥补其不足，从而在时延预算范围内提高未丢包率和未碰撞率。在无线接入网中，针对大规模物联网设备的性质和数据流量的突发性，免授权传输技术在减小传输时延的同时又会产生竞争冲突问题，为了达到超可靠低延迟的服务需求，免授权重传技术成为研究焦点，该方案既可以减小延迟又能保证传输的可靠性。因此针对5G超可靠低延迟通信场景，研究在短包传输下免授权重传技术的中断概率评估方法是具有前景价值的。
[0005] 随机几何理论可以有效地刻画网络中基站和用户设备的随机分布，泊松点过程(PPP)既可以准确地描述节点的随机分布特征，又能够为得到网络性能指标的数学解析提供条件。
发明内容
[0006] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种评估免授权重传方案在超可靠低延迟服务需求下中断概率的方法，不仅能够准确地获得系统的性能指标，又能揭示出时延约束对系统传输中断概率的影响。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供一种评估免授权重传方案在超可靠低延迟下的中断概率的方法，其特征是，包括如下步骤：
[0008] 1)实时用户采用短包形式传输数据包，通过免授权重传技术访问基站：首先对实时用户传输的数据包进行有限块长编码，得到数据传输速率R和包长L，利用传输速率和包长定义传输时间间隔(TTI)，再通过竞争访问接入基站，根据给定的传输时间间隔分析得到系统一次往返传输过程的总时延
[0009] 网络场景：假设基站和用户设备在空间分布上服从两个相互独立的泊松点过程ΦB和ΦD，且强度分别为λB和λD；每个用户都与其地理位置最近的基站相关联形成泰森多边形，且被同步连接到服务基站；在URLLC服务下，用户设备的数据包以短包形式传输，结合上行基于竞争的免授权接入技术，短包将以一种即到即走的方式传输，不用向基站发送调度申请以及接受来自基站的资源授权；在数据包缓存区，考虑单包序列到达场景下，每个数据包缓存区服从独立同分布的伯努利流量产生模型，概率pa∈[0,1]；基于该缓存模型，每个用户设备都会以概率pa接收一个来自更高层的数据包，当该数据包传输成功且无新包到达时，该缓存区将没有数据包序列，否则就会等待重传；在基于单层蜂窝网络以及缓存模型中，N个用户被预先分配在一个TTI内的S个正交导频，定义需要传输数据包的用户设备称之为实时用户，实时用户会随机地在S个正交导频中选择一个传输数据，由此定义选择相同导频的实时用户密度为λa＝paλD/S；
[0010] 建立系统模型：实时用户以短包形式通过免授权技术传输给服务基站，服务基站接收到的短包进行译码，并反馈给实时用户，若接收失败，将进行重传；
[0011] 结合URLLC下的短包传输特点，首先得到系统传输方案一次往返传输过程的时延为 其中Tfb代表基站反馈延迟、Tbp代表基站处理时延、Tup代表用户处理延迟，Ttx代表传输时间延迟，且假设Tfb、Tbp、Tup与Ttx数值上相等；进一步得到系统传输方案中经过m次系统方案往返过程传输后的延迟总和为：
其中Tfa代表帧对齐延迟，也与Ttx数
值上相等，L代表数据包长，R代表有限块长编码下数据速率；
[0012] 2)系统结合时延约束建立中断概率问题模型：根据路径损耗模型得到在基站处的信干噪比γm，给定信干噪比阈值γth，超可靠低延迟约束下交付的时延Tmax和结合时延约束得到最大的往返传输过程次数M，再利用概率论和随机几何建立中断概率问题模型；
[0013] 根据路径损耗模型得到信干噪比为γm＝ρhm/(Iintra+Iinter+σ2)，其中γm代表第m次系统方案往返过程传输的信干噪比，ρ代表接收功率阈值即采用全路径损耗逆变功率控制保证用户设备平均接收信号功率等于相同的阈值，hm代表的是用户到基站的信道功率增2
益，服从均值为1的指数分布即h～Exp(1)；σ代表的是噪声功率，Iintra和Iinter代表的是区内干扰功率和区间干扰功率；
[0014] 基于该模型场景下，上行免授权传输的URLLC可靠性指标是在一定的时间限制内未发送成功的数据包与已发送的数据包的百分比即中断概率为PF＝Pr{Ts≤Tmax}；问题可描述为在约定的QoS交付的时延限制内，中断概率保证低于ε；URLLC短包传输服务下可靠性问题模型可建模为如下表达式：
[0015] PF＝Pr{Ts≤Tmax}≤ε
[0016] 其中Ts代表数据包传输成功所产生的实际时延，Tmax代表URLLC下QoS交付的最大时延约束，ε是无穷小值；
[0017] 3)计算系统传输中断概率闭合解：根据模型计算得到在超可靠低延迟服务需求下免授权重传方案中断概率的闭合解。
[0018] 计算系统传输方案的中断概率PF为：
[0019]
[0020] 其中M＝0代表在延迟约束内没有重传，用户设备无法接收到反馈信息，传输失败；M≥1代表在延迟约束内至少有一次往返传输过程，M的表达式为：
[0021]
[0022] 其中 代表的是比该数值小的最大整数 代表在系统传输方案中用户需要第m次系统方案往返过程传输的概率，即前m‑1次系统方案往返过程传输都失败的概率，也就是在最大时延约束Tmax为前m‑1次系统方案往返过程传输总延迟TR(m‑1)时的中断概率，可描述为：
[0023]
[0024] 代表在系统传输方案中第m次系统方案往返过程传输中的传输成功概率，可描述为：
[0025]
[0026] 式中 代表第m次系统方案往返过程传输中区内干扰用户数N＝n的概率；R
Θ[n,m]代表系统传输方案中第m次系统方案往返过程传输在区内干扰用户数N＝n的条件R n
下用户的传输成功率；(1‑Θ[n,m]) 代表系统传输方案中第m次系统方案往返过程传输在区内干扰用户数N＝n的条件下用户的非碰撞率，即其余n个区内干扰用户没有被基站成功接收的概率。
[0027] 进一步的，所述步骤1)有限块长下的传输速率R与数据包长L的关系表达式为：有限块长下的传输速率R与数据包长L的关系表达式为：
[0028]
[0029] 其中Q‑1代表的是高斯函数的反函数，ε代表短包产生的误码率，O(logL/L)表示logL/L的无穷小；C代表香农容量其表达式为：
[0030] C(γ)＝log(1+γ)
[0031] V是信道色散代表的是信道的特征，表达式如下：
[0032]
[0033] 其中γ代表噪比；根据有限块长传输速率以及包长得到传输时间延迟Ttx表达式为：
[0034]
[0035] 根据系统框架原理得到一次往返传输过程的传输时延 为：
[0036]
[0037] 由于短包传输中传输时间很短，则可假设帧对齐延迟Tfa、基站反馈延迟Tfb、基站处理时延Tbp和用户处理延迟Tup都与传输时间延迟Ttx相等，进一步得到m次往返传输过程后的传输时延TR(m)为：
[0038]
[0039] 进一步的，所述步骤2)，包括如下步骤：
[0040] 21)系统传输方案需要考虑区内和区间的干扰。考虑区内干扰是因为在同一基站服务下，用户可能会选择相同的导频；考虑区间干扰是因为在不同基站服务下的用户共享导频序列池。区内干扰功率Iintra表达式为：
[0041]
[0042] 其中hj代表第j个实时用户的信道增益。
[0043] 22)区间干扰功率Iinter表达式为:
[0044]
[0045] 其中Ω代表来自不同基站服务区域的区间干扰用户集合，Pi代表第i个区间干扰用户的发射功率，ri代表的是第i个区间干扰用户到该用户服务基站的距离，α代表路径损耗。
[0046] 所述步骤3)，包括如下步骤：
[0047] 31)在系统传输方案中，实时用户接入失败有两种原因：一是由于信干噪比(SINR)低于SINR阈值γth导致导频没有被基站接收识别；二是基站同时成功接收了具有相同导频的两个或者多个用户，由此发生碰撞，且基站无法解码发生碰撞的导频因此传输失败。因此可以得到系统传输方案中第m次系统方案往返过程传输中的传输成功率 首先求解第m次系统方案往返过程传输中区内干扰用户数(同一基站服务下有数据包需要传输的用户数)N＝n的概率 表达式为：
[0048]
[0049] 其中c是一个常数为3.5；
[0050] 32)进一步得到未考虑碰撞情况下的系统传输方案中第m次系统方案往返过程传输在区内干扰用户数N＝n的条件下用户的传输成功率ΘR[n,m]，表达式为：
[0051]
[0052] 33)根据区内干扰功率Iintra表达式以及信道增益h服从均值为1的指数分布概率密度函数计算part1可得到期望值：
[0053]
[0054] 34)根据区间干扰功率Iinter表达式以及信道增益h服从均值为1的指数分布概率密度函数可得到期望值：
[0055]
[0056] 利用换元法将 代入式中进一步得到：
[0057]
[0058] 其中EP(P2/α)可根据功率P的概率密度函数fP(p)求解，概率密度函数为[0059]
[0060] 由此得到EP(P2/α)＝ρ2/α/πλB。最后可以得到：
[0061]
[0062] 35)最后可以得到系统传输方案中第m次系统方案往返过程传输在区内干扰用户数N＝n的条件下用户的传输成功率ΘR[n,m]表达式为：
[0063]
[0064] 有益效果：与未考虑短包传输的系统传输方案相比，本发明中结合短包更加符合5G URLLC的传输特点，更贴近在短包传输和低时延相关的场景下的中断概率分析模型，在蒙特卡罗仿真分析下验证了本发明中断概率分析的准确性。
附图说明
[0065] 图1为本发明实施方式系统框图。
[0066] 图2为用户设备未考虑碰撞概率的成功率与信干噪比阈值的关系。
具体实施方式
[0067] 本发明包括如下步骤：
[0068] 1)实时用户采用短包形式传输数据包，通过免授权重传技术访问基站：首先对实时用户传输的数据包进行有限块长编码，得到数据传输速率R和包长L，利用传输速率和包长定义传输时间间隔(TTI)，再通过竞争访问接入基站，根据给定的传输时间间隔分析得到系统一次往返传输过程的总时延
[0069] 网络场景：假设基站和用户设备在空间分布上服从两个相互独立的泊松点过程ΦB和ΦD，且强度分别为λB和λD；每个用户都与其地理位置最近的基站相关联形成泰森多边形，且被同步连接到服务基站；在URLLC服务下，用户设备的数据包以短包形式传输，结合上行基于竞争的免授权接入技术，短包将以一种即到即走的方式传输，不用向基站发送调度申请以及接受来自基站的资源授权；在数据包缓存区，考虑单包序列到达场景下，每个数据包缓存区服从独立同分布的伯努利流量产生模型，概率pa∈[0,1]；基于该缓存模型，每个用户设备都会以概率pa接收一个来自更高层的数据包，当该数据包传输成功且无新包到达时，该缓存区将没有数据包序列，否则就会等待重传；在基于单层蜂窝网络以及缓存模型中，N个用户被预先分配在一个TTI内的S个正交导频，定义需要传输数据包的用户设备称之为实时用户，实时用户会随机地在S个正交导频中选择一个传输数据，由此定义选择相同导频的实时用户密度为λa＝paλD/S；
[0070] 建立系统模型：实时用户以短包形式通过免授权技术传输给服务基站，服务基站接收到的短包进行译码，并反馈给实时用户，若接收失败，将进行重传；
[0071] 结合URLLC下的短包传输特点，首先得到系统传输方案一次往返传输过程的时延为 其中Tfb代表基站反馈延迟、Tbp代表基站处理时延、Tup代表用户处理延迟，Ttx代表传输时间延迟，且假设Tfb、Tbp、Tup与Ttx数值上相等；进一步得到系统传输方案中经过m次系统方案往返过程传输后的延迟总和为：
其中Tfa代表帧对齐延迟，也与Ttx数
值上相等，L代表数据包长，R代表有限块长编码下数据速率；
[0072] 2)系统结合时延约束建立中断概率问题模型：根据路径损耗模型得到在基站处的信干噪比γm，给定信干噪比阈值γth，超可靠低延迟约束下交付的时延Tmax和结合时延约束得到最大的往返传输过程次数M，再利用概率论和随机几何建立中断概率问题模型；
[0073] 根据路径损耗模型得到信干噪比为γm＝ρhm/(Iintra+Iinter+σ2)，其中γm代表第m次系统方案往返过程传输的信干噪比，ρ代表接收功率阈值即采用全路径损耗逆变功率控制保证用户设备平均接收信号功率等于相同的阈值，hm代表的是用户到基站的信道功率增2
益，服从均值为1的指数分布即h～Exp(1)；σ代表的是噪声功率，Iintra和Iinter代表的是区内干扰功率和区间干扰功率；
[0074] 基于该模型场景下，上行免授权传输的URLLC可靠性指标是在一定的时间限制内未发送成功的数据包与已发送的数据包的百分比即中断概率为PF＝Pr{Ts≤Tmax}；问题可描述为在约定的QoS交付的时延限制内，中断概率保证低于ε；URLLC短包传输服务下可靠性问题模型可建模为如下表达式：
[0075] PF＝Pr{Ts≤Tmax}≤ε
[0076] 其中Ts代表数据包传输成功所产生的实际时延，Tmax代表URLLC下QoS交付的最大时延约束，ε是无穷小值；
[0077] 3)计算系统传输中断概率闭合解：根据模型计算得到在超可靠低延迟服务需求下免授权重传方案中断概率的闭合解。
[0078] 计算系统传输方案的中断概率PF为：
[0079]
[0080] 其中M＝0代表在延迟约束内没有重传，用户设备无法接收到反馈信息，传输失败；M≥1代表在延迟约束内至少有一次往返传输过程，M的表达式为：
[0081]
[0082] 其中 代表的是比该数值小的最大整数 代表在系统传输方案中用户需要第m次系统方案往返过程传输的概率，即前m‑1次系统方案往返过程传输都失败的概率，也就是在最大时延约束Tmax为前m‑1次系统方案往返过程传输总延迟TR(m‑1)时的中断概率，可描述为：
[0083]
[0084] 代表在系统传输方案中第m次系统方案往返过程传输中的传输成功概率，可描述为：
[0085]
[0086] 式中 代表第m次系统方案往返过程传输中区内干扰用户数N＝n的概率；R
Θ[n,m]代表系统传输方案中第m次系统方案往返过程传输在区内干扰用户数N＝n的条件R n
下用户的传输成功率；(1‑Θ[n,m]) 代表系统传输方案中第m次系统方案往返过程传输在区内干扰用户数N＝n的条件下用户的非碰撞率，即其余n个区内干扰用户没有被基站成功接收的概率。
[0087] 所述步骤1)有限块长下的传输速率R与数据包长L的关系表达式为：有限块长下的传输速率R与数据包长L的关系表达式为：
[0088]
[0089] 其中Q‑1代表的是高斯函数的反函数，ε代表短包产生的误码率，O(logL/L)表示logL/L的无穷小；C代表香农容量其表达式为：
[0090] C(γ)＝log(1+γ)
[0091] V是信道色散代表的是信道的特征，表达式如下：
[0092]
[0093] 其中γ代表噪比；根据有限块长传输速率以及包长得到传输时间延迟Ttx表达式为：
[0094]
[0095] 根据系统框架原理得到一次往返传输过程的传输时延 为：
[0096]
[0097] 由于短包传输中传输时间很短，则可假设帧对齐延迟Tfa、基站反馈延迟Tfb、基站处理时延Tbp和用户处理延迟Tup都与传输时间延迟Ttx相等，进一步得到m次往返传输过程后的传输时延TR(m)为：
[0098]
[0099] 所述步骤2)，包括如下步骤：
[0100] 21)系统传输方案需要考虑区内和区间的干扰。考虑区内干扰是因为在同一基站服务下，用户可能会选择相同的导频；考虑区间干扰是因为在不同基站服务下的用户共享导频序列池。区内干扰功率Iintra表达式为：
[0101]
[0102] 其中hj代表第j个实时用户的信道增益。
[0103] 22)区间干扰功率Iinter表达式为:
[0104]
[0105] 其中Ω代表来自不同基站服务区域的区间干扰用户集合，Pi代表第i个区间干扰用户的发射功率，ri代表的是第i个区间干扰用户到该用户服务基站的距离，α代表路径损耗；
[0106] 31)在系统传输方案中，实时用户接入失败有两种原因：一是由于信干噪比(SINR)低于SINR阈值γth导致导频没有被基站接收识别；二是基站同时成功接收了具有相同导频的两个或者多个用户，由此发生碰撞，且基站无法解码发生碰撞的导频因此传输失败。因此可以得到系统传输方案中第m次系统方案往返过程传输中的传输成功率 首先求解第m次系统方案往返过程传输中区内干扰用户数(同一基站服务下有数据包需要传输的用户数)N＝n的概率 表达式为：
[0107]
[0108] 其中c是一个常数为3.5；
[0109] 32)进一步得到未考虑碰撞情况下的系统传输方案中第m次系统方案往返过程传输在区内干扰用户数N＝n的条件下用户的传输成功率ΘR[n,m]，表达式为：
[0110]
[0111] 33)根据区内干扰功率Iintra表达式以及信道增益h服从均值为1的指数分布概率密度函数计算part1可得到期望值：
[0112]
[0113] 34)根据区间干扰功率Iinter表达式以及信道增益h服从均值为1的指数分布概率密度函数可得到期望值：
[0114]
[0115] 利用换元法将 代入式中进一步得到：
[0116]
[0117] 其中EP(P2/α)可根据功率P的概率密度函数fP(p)求解，概率密度函数为[0118]
[0119] 由此得到EP(P2/α)＝ρ2/α/πλB。最后可以得到：
[0120]
[0121] 35)最后可以得到系统传输方案中第m次系统方案往返过程传输在区内干扰用户数N＝n的条件下用户的传输成功率ΘR[n,m]表达式为：
[0122]
[0123] 实例：在仿真测试环境中，网络中在1600km2的圆形区域内随机地部署若干个符合泊松点过程分布的基站和用户设备，用户设备选择距离近的基站传输数据包，采用蒙特卡2
罗仿真分析设备的成功概率。假设基站和用户设备的密度分别是λB＝1BSs/km ，λD＝10UEs/
2 2
km ，功率阈值ρ＝20dB，噪声功率为σ＝10dB，路径损耗α＝4,6,8，信道增益服从指数分布h～exp(1)，导频数量S＝2，pa＝0.1。
[0124] 通过采用本发明中的中断概率推导方法，仿真效果如下：
[0125] 逐次增加信干噪比阈值，由‑10dB到15dB,图2可以看出基于此方法给出的未考虑碰撞概率的传输成功率与经过大量蒙特卡罗仿真得到的数值解的结果高度相同。图中伴随着信干噪比阈值的增加，应用本发明进行数据传输时，系统的成功率显著降低。
[0126] 本发明将超可靠低延迟通信中的短包传输需求运用在免授权重传方案中，基于短包传输的特征，推导出URLLC交付的时延约束Tmax下，系统传输的中断概率闭合解PF。
[0127] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
