CN114124311A - 一种5g免授权重传接入技术中断概率评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种5G免授权重传接入技术中断概率评估方法，包括如下步骤：实时用户在连续的时隙上传输相同的副包，副包个数最大值为K，基站侧接收副包之后将译码结果反馈给用户进而决定是否重传；系统时延分析和中断概率建模：分析推导系统一次往返过程传输时延，并结合时延约束建立中断概率问题模型：信道增益服从均值为1的指数分布，根据功率阈值和噪声功率得到接收端的信干噪比，中断概率即为在时延约束内小于信干噪比阈值的概率；系统传输中断概率：利用概率论和随机几何求解中断概率闭合解。本发明可以准确地评估免授权接入与副包传输结合的系统中断概率、以及揭示网络的系统参数对信息传输中断概率的影响。

Description

一种5G免授权重传接入技术中断概率评估方法

技术领域

本发明涉及免授权传输系统领域，特别是涉及一种5G免授权重传接入技术中断概率评估方法。

背景技术

物联网(IoT)的快速发展被认为是我们未来世界的一场革命。海量机器类型通信(mMTC)和超可靠的低延迟通信(URLLC)作为5G中两大物联网场景，对无线通信系统提出了更高的要求。因此，有必要研究新的无线技术在物联网场景中的应用。本文主要研究通信系统中的随机接入技术。先前的研究工作已经证明了基于授权接入技术已经不再适用于5GIoT场景。面对大量零星的短包业务的出现，基于授权的接入技术将会引起拥塞和大量的信令开销。这是因为在LTE中，用户设备(UE)接入信道需要通过四路握手。复杂的访问过程会导致高延迟和容量损失，因此专家们提出了GF接入技术。在GF接入技术中，用户无需基站的许可和协调，同时共享相同的信道资源进行数据传输，从而降低因调度访问而引起的信令开销，进而降低延迟和功耗。两种接入技术可以通过图1更清晰地展示出来。因此，免授权随机接入在5G-NR中得到了广泛的关注和研究。

对于IoT中的GF接入技术，由于大量突发的短包服务，在没有系统调度的情况下将会频繁的冲突问题。传统的时隙ALOHA技术中，当多个用户接入相同的信道资源，信号就会发生冲突并且相应的短包需要重传。碰撞即传输失败的机制严重影响了随机接入系统的性能，包括单次传输成功的概率、系统所支持的负载和吞吐量等。此外，在卫星系统和工业自动化等情况下，频繁的重传还会导致额外的时延和网络拥塞。专家们研究了GF-NOMA随机接入方案以满足物联网应用的需求，降低系统碰撞概率，提高首次成功传输的概率。一些学者根据预定的层间接收功率差将单元划分为不同的层，提出了一种新的分布式分层GF-NOMA框架得到了比GF接入技术更好的吞吐量性能。然而现有的关于NOMA的研究大多集中在发射端和接收端在已知信道状态信息(CSI)的情况下进行协调，以优化子信道和功率分配。还有一些关于GF代码域NOMA的研究工作，它们采用了各种压缩感知(CS)技术用于多用户检测(MUD)，这将会导致能接收机端的计算复杂度很高。因此又提出对重传技术进行改进，减小重传次数，增加初始传输成功率。后来又提出了一种具有K-repetition GF传输方案并且基于计算机仿真分析了系统的可靠性。然而，并没有给出数据包冲突概率的表达式。针对免授权系统性能分析问题，学者们不仅推导了没有副包传输的GF方案的碰撞概率表达式，还推广到有副包传输的GF接入方案的碰撞概率表达式。进一步地又提出了一种性能更优的GF副包传输方案推出了该系统在URLLC下的中断概率闭合解，但是未考虑短包传输特点。尽管很多研究已经逐渐完善了GF-HARQ中断概率理论推导，但是在URLLC下短包传输业务系统的中断概率却还未有研究。短包传输需要利用其特有的香农容量公式来分析系统性能。因此还需要进一步地改进中断概率的评估方法。

随机几何理论可以有效地刻画网络中基站和用户的随机分布，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

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种5G免授权重传接入技术中断概率评估方法，,以解决不能揭示出时延约束对短包传输系统中断概率的影响的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种5G免授权重传接入技术中断概率评估方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、实时用户采用短包形式传输数据包，通过系统传输方案访问基站：实时用户采用基于竞争的免授权方式接入基站，在连续的时隙上传输相同的副包，在每次往返过程中，每个副包在几个TTI之后接收译码反馈，若传输成功，则接收到正反馈，剩余的副包将停止传输，若传输失败，则采用系统传输方案在下一个时隙上进行重传，其中，只有当用户未发生碰撞且接收的信干噪比大于阈值时才视为传输成功，并且实时用户的干扰功率随着时隙产生变化；

步骤S2、结合网络场景建立系统模型，先分析系统传输时延，再根据时延约束建立中断概率问题模型；

步骤S3、根据步骤S2中建立的中断概率问题模型，计算得到系统传输方案中断概率的闭合解。

进一步的，在所述步骤S1中，所述实时用户采用有限块长编码下的传输速率R与数据包长L的关系表达式为：

公式中，Q^-1代表的是高斯函数的反函数，O(logL/L)表示logL/L的无穷小，γ代表信噪比，ε代表误码率，V是信道色散代表的是信道的特征，表达式：

进一步的，所述步骤S2具体包括：

首先根据网络场景建立系统模型，再根据短包传输中有限块长编码下的传输速率R与数据包长L求解时间间隔TTI,再根据TTI分析得到系统一次往返传输过程的总时延D^RTT；

然后给定功率阈值和噪声功率，得到在基站处的信干噪比；

最后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，基于系统时延分析结果利用概率论和随机几何建立中断概率问题模型。

进一步的，所述步骤S2具体包括：

步骤S201、所述网络场景为：基站和用户在空间分布上服从两个相互独立的泊松点过程Φ_B和Φ_D，且强度分别为λ_B和λ_D；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区域；考虑单包到达序列场景下，每个短包缓存区服从独立同分布的伯努利流量产生模型，概率p_a∈[0,1]；基于该缓存模型，每个用户都会以概率p_a接收一个来自更高层的短包，若采用系统传输方案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；在单层网络中，N个用户将随机选取一个被基站预先分配在一个TTI内的S个正交导频传输短包，由此定义选择相同导频的实时用户密度为λ_a＝p_aλ_D/S；

步骤S202、所述系统模型为：在一次往返传输过程中，实时用户基于竞争的方式在连续的TTI上传输相同的副包，每个副包都会在几个传输时间间隔(TTI)之后接收到译码反馈，直到传输成功或者达到最大副包个数才会停止传输；在时延约束内若第一次往返过程传输失败则会进行重传，直到传输成功或达到最大时延约束；假设系统传输方案中一个传输时间间隔TTI持续时间为

步骤S203、结合URLLC下的短包传输特点分析传输时延，具体包括：

根据有限块长传输速率以及包长得到传输时间延迟D_tx，表达式为：

得到一次往返传输过程的传输时延D^RTT，表达式为：

公式中，K代表每个用户传输的最大副包个数，定义帧对齐延迟D_fa、基站反馈延迟D_fb、基站处理时延D_bp和用户处理延迟D_up都与传输时间延迟D_tx相等，l＝0表示在一次往返传输过程中无副包传输成功，1≤l≤K代表第l个副包传输成功，则D^RTT的表达式简化为：

得到m次往返过程传输后的时延D(m)：

步骤S204、系统结合时延约束建立中断概率问题模型，具体包括:根据功率阈值和干扰功率得到在基站处的信干噪比γ_m，给定信干噪比阈值γ_th，超可靠低延迟约束下交付的时延D_max和结合时延约束得到最大的往返传输过程次数M和剩余的传输时间间隔Y，其中，该剩余的传输时间间隔Y表示在时延限制内M次重传之后还剩余的时间，再利用概率论和随机几何建立中断概率问题模型。

进一步的，所述步骤S204具体包括：

步骤S2041、根据平坦瑞利衰落信道模型得到信干噪比为：

公式中，

代表第m次系统往返传输过程中第q个副包的信干噪比，ρ代表接收功率阈值，

代表第m次系统往返传输过程中第q个副包到服务基站的信道功率增益，服从均值为1的指数分布即h～Exp(1)；σ²代表的是噪声功率，I_intra代表的是聚合的区内干扰，I_inter代表的是聚合的区间干扰；

步骤S2042、定义系统传输的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P_F＝Pr{D_s≤D_max}，将问题描述为在约定的QoS交付的时延限制D_s≤D_max，中断概率保证低于ε_r，所述中断概率问题模型的表达式为：

P_F＝Pr{D_s≤D_max}≤ε_r

公式中，D_s代表数据包传输成功所产生的实际时延，D_max代表URLLC下QoS交付的最大时延约束，ε_r代表无穷小值。

进一步的，在所述步骤S2041中，区内干扰功率I_intra表达式为：

公式中，h_ij代表第i个区内干扰用户中第j个副包的信道功率增益；

区间干扰功率I_inter表达式为：

公式中，Ω代表来自不同基站服务区域的区间干扰用户集合，P_t代表第t个区间干扰用户的发射功率，h_tj代表第t个区间干扰用户中第j个副包的信道功率增益，r_t代表的是第t个区间干扰用户到服务基站的距离，α代表路径损耗。

进一步的，在所述步骤S3中，所述中断概率的表达式为：

公式中，第一种情况M＝0&Y≤2代表在延迟约束内没有重传，且用户无法接收第一个副包的反馈信息，则传输失败；

第二种情况M＝0&Y≥3代表在时延约束内无重传且能够至少接收到第一个副包的反馈信息，P_1,Y-2代表一次往返传输过程中Y-2个副包传输成功的概率；

第三种情况M≥1&Y≤2代表在时延约束内有M次重传，但是在第M+1次往返传输过程中剩余的TTIs不够接收到第一个副包的反馈信息，P_m,K代表第m次往返传输过程中K个副包传输成功的概率；

第四种情况M≥1&Y≥3代表时延约束内有M次重传，在第M+1次往返传输过程中剩余的TTIs可以至少接收到第一个副包的反馈信息，P_M+1,Y-2代表第M+1次往返传输过程中Y-2个副包传输成功的概率，其中，

M的表达式为：

Y的表达式为：

公式中，mod是取余函数；

代表需要第m次往返重传的概率,表达式为：

P_m,l代表在第m次往返过程l个副包传输成功的概率，表达式为：

公式中，P_num[n,m,l]代表第m次往返过程传输中第l个副包区内干扰用户数N＝n的概率；Θ[n,m,l]代表第m次往返传输过程中区内干扰用户数N＝n下，l个副包传输的成功率；(1-Θ[n,m,l])ⁿ代表第m次往返过程的非碰撞率，即n个区内干扰用户没有被基站成功译码的概率。

进一步的，在所述步骤S3中，计算闭合解的具体步骤包括：

步骤S301、求解第m次系统方案往返过程传输中第l个副包的区内干扰用户数N＝n的概率P_num[n,m,l],表达式为：

公式中，c是一个常数为3.5，η_m,l代表第m次往返传输过程中需要第l个副包传输的概率，也表示为前面l-4个副包传输失败的概率，表达式为：

公式中，第一种情况1≤l≤4表示前面4个副包是必须要传的；第二种情况l≥5，第l个副包是否需要传输取决于在第l-1个时隙上是否接收到第l-4个副包的正反馈；

步骤S302、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Θ[n,m,l]，当l≤4时，表达式为：

当l≥5时，表达式为：

公式中，A_m,r代表在第m次往返传输过程中第r个副包传输成功的概率，表达式为：

A_m,r＝η_m,rP_num[n,m,r]Θ[n,m,l]_l＝1

步骤S303、根据区内干扰功率I_intra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得到期望值：

步骤S304、根据区间干扰功率I_inter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得到期望值：

利用换元法将

代入式中得到：

其中，E_P(P^2/α)根据功率P的概率密度函数f_P(p)求解，概率密度函数为

由此得到E_P(P^2/α)＝ρ^2/α/πλ_B，最后得到：

步骤S305、最后得到系统传输方案中第m次系统方案往返过程传输成功率Θ[n,m,l]表达式为：

本发明的有益效果是：

本发明通过结合包长和有限块长编码下的传输速率，使得更加符合5G URLLC的短包传输业务特点，也能更准确地描述短包传输和低时延系统场景下的中断概率分析模型。本发明结合免授权基于竞争的访问技术、副包传输和HARQ技术，求解实时用户在短包传输系统中断概率问题，推导出中断概率的闭合解。

附图说明

图1为实施例1中提供的一种5G免授权重传接入技术中断概率评估方法基于的系统传输框架图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参见图1，本实施例提供一种5G免授权重传接入技术中断概率评估方法，包括以下步骤：

步骤1、实时用户采用短包形式传输数据包，通过系统传输方案访问基站；

具体的说，在URLLC服务需求中，最典型的特征是短包传输。短包有其特有的编码速率和香农容量求解方法。若要准确分析在URLLC短包服务下系统的中断概率就必须结合其特有的有限块长编码方式。实时用户采用基于竞争的免授权方式接入基站，在连续的时隙上传输相同的副包，在每次往返过程中，每个副包都能在几个TTI之后接收译码反馈，若传输成功就会接收到正反馈，剩余的副包将停止传输。只有当用户未发生碰撞且接收的信干噪比大于阈值时才视为传输成功；若传输失败则采用系统传输方案在下一个时隙上进行重传。实时用户的干扰功率会随着时隙产生变化。比如，在第l个时隙上接收到正反馈，则第l+1个时隙上将不会有副包传输从而对其他用户的干扰就会消失。

更具体的说，步骤1中有限块长编码下的传输速率R与数据包长L的关系表达式为：

其中Q^-1代表的是高斯函数的反函数，O(logL/L)表示logL/L的无穷小，γ代表信噪比，ε代表误码率，V是信道色散代表的是信道的特征，表达式如下：

步骤2、结合网络场景建立系统模型，先分析系统传输时延，再根据时延约束建立中断概率问题模型；

具体的说，该步骤2具体包括：

首先根据网络场景建立系统模型，再根据短包传输中有限块长编码下的传输速率R与数据包长L求解时间间隔(TTI),最后根据TTI分析得到系统一次往返传输过程的总时延D^RTT；

其次给定功率阈值和噪声功率，得到在基站处的信干噪比；

最后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，基于系统时延分析结果利用概率论和随机几何建立中断概率问题模型。

更具体的说，该步骤2还包括：

步骤2.1、所述网络场景为：

基站和用户在空间分布上服从两个相互独立的泊松点过程Φ_B和Φ_D，且强度分别为λ_B和λ_D；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区域；我们考虑单包到达序列场景下，每个短包缓存区服从独立同分布的伯努利流量产生模型，概率p_a∈[0,1]；基于该缓存模型，每个用户都会以概率p_a接收一个来自更高层的短包，若采用系统传输方案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；在单层网络中，N个用户将随机选取一个被基站预先分配在一个TTI内的S个正交导频传输短包，由此定义选择相同导频的实时用户密度为

λ_a＝p_aλ_D/S

步骤2.2、所述系统模型为：

在一次往返传输过程中，实时用户基于竞争的方式在连续的TTI上传输相同的副包，每个副包都会在几个TTI之后接收到译码反馈，直到传输成功或者达到最大副包个数才会停止传输。在时延约束内若第一次往返过程传输失败则会进行重传，直到传输成功或达到最大时延约束。假设系统传输方案中一个传输时间间隔(TTI)持续时间为

步骤2.3、结合URLLC下的短包传输特点分析传输时延；

根据有限块长传输速率以及包长得到传输时间延迟D_tx表达式为：

得到一次往返传输过程的传输时延D^RTT为：

其中K代表系统中用户传输的最大副包个数定义帧对齐延迟D_fa、基站反馈延迟D_fb、基站处理时延D_bp和用户处理延迟D_up都与传输时间延迟D_tx相等；l＝0代表在一次往返传输过程中无副包传输成功，1≤l≤K代表第l个副包传输成功。因此上式可简化为：

进一步地，可以得到m次往返过程传输后的时延D(m)为：

步骤2.4、系统结合时延约束建立中断概率问题模型：根据功率阈值和干扰功率得到在基站处的信干噪比γ_m，给定信干噪比阈值γ_th，超可靠低延迟约束下交付的时延D_max和结合时延约束得到最大的往返传输过程次数M和剩余的传输时间间隔Y，再利用概率论和随机几何建立中断概率问题模型；

根据平坦瑞利衰落信道模型得到信干噪比为：

其中

代表第m次系统往返传输过程中第q个副包的信干噪比，ρ代表接收功率阈值即采用全路径损耗逆变功率控制即所有用户上应用全路径损耗逆变功率控制，其中每个用户补偿其自身的路径损耗，以保持平均接收信号功率等于相同的阈值，并且基站的密度足够高，且没有一个用户发生截断中断，即用户的发射功率足够大，进行上行路径损耗反转，同时又不违反其自身的最大发射功率约束；

代表第m次系统往返传输过程中第q个副包到服务基站的信道功率增益，服从均值为1的指数分布即h～Exp(1)；σ²代表的是噪声功率，I_intra代表的是聚合的区内干扰，I_inter代表的是聚合的区间干扰；

基于该模型场景下，系统传输的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P_F＝Pr{D_s≤D_max}；问题描述为在约定的QoS交付的时延限制D_s≤D_max，中断概率保证低于ε_r；系统在URLLC下可靠性问题模型建模为如下表达式：

P_F＝Pr{D_s≤D_max}≤ε_r

其中D_s代表数据包传输成功所产生的实际时延，D_max代表URLLC下QoS交付的最大时延约束，ε_r代表无穷小值。

具体的说，所述区内干扰功率I_intra表达式为：

其中h_ij代表第i个区内干扰用户中第j个副包的信道功率增益；

区间干扰功率I_inter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，P_t代表第t个区间干扰用户的发射功率，h_tj代表第t个区间干扰用户中第j个副包的信道功率增益，r_t代表的是第t个区间干扰用户到服务基站的距离，α代表路径损耗。

步骤3、根据模型计算得到系统传输方案中断概率的闭合解。

具体的说，在该步骤3中，计算系统传输方案的中断概率P_F为：

其中第一种情况M＝0&Y≤2代表在延迟约束内没有重传，且用户无法接收第一个副包的反馈信息，则传输失败；第二种情况M＝0&Y≥3代表在时延约束内无重传且能够至少接收到第一个副包的反馈信息，P_1,Y-2代表一次往返传输过程中Y-2个副包传输成功的概率；第三种情况M≥1&Y≤2代表在时延约束内有M次重传，但是在第M+1次往返传输过程中剩余的TTIs不够接收到第一个副包的反馈信息，

代表需要第m次往返重传的概率，P_m,K代表第m次往返传输过程中K个副包传输成功的概率；第四种情况M≥1&Y≥3代表时延约束内有有M次重传，在第M+1次往返传输过程中剩余的TTIs可以至少接收到第一个副包的反馈信息，P_M+1,Y-2代表第M+1次往返传输过程中Y-2个副包传输成功的概率。

进一步地M的表达式为：

Y的表达式为：

mod是取余函数。

代表需要第m次往返重传的概率,表达式为：

P_m,l代表在第m次往返过程l个副包传输成功的概率，描述为：

式中P_num[n,m,l]代表第m次往返过程传输中第l个副包区内干扰用户数N＝n的概率；Θ[n,m,l]代表第m次往返传输过程中区内干扰用户数N＝n下，l个副包传输的成功率；(1-Θ[n,m,l])ⁿ代表第m次往返过程的非碰撞率，即n个区内干扰用户没有被基站成功译码的概率。

更具体的说，计算闭合解的具体步骤包括：

步骤3.1、求解第m次系统方案往返过程传输中第l个副包的区内干扰用户数N＝n的概率P_num[n,m,l]表达式为：

其中c是一个常数为3.5；η_m,l代表第m次往返传输过程中需要第l个副包传输的概率，还可描述为前面l-4个副包传输失败的概率，表达式为：

其中第一种情况1≤l≤4表示前面4个副包是必须要传的，这是因为第一个副包会在第4个时隙接收到反馈信息；第二种情况l≥5，第l个副包是否需要传输取决于在第l-1个时隙上是否接收到第l-4个副包的正反馈。

步骤3.2、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Θ[n,m,l]，当l≤4时，表达式为：

当l≥5时，表达式为：

其中A_m,r代表在第m次往返传输过程中第r个副包传输成功的概率，表达式为：

A_m,r＝η_m,rP_num[n,m,r]Θ[n,m,l]_l＝1

步骤3.3、根据区内干扰功率I_intra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：

步骤3.4、根据区间干扰功率I_inter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E_P(P^2/α)根据功率P的概率密度函数f_P(p)求解，概率密度函数为

由此得到E_P(P^2/α)＝ρ^2/α/πλ_B，最后可得到：

步骤3.5、最后得到系统传输方案中第m次系统方案往返过程传输成功率Θ[n,m,l]表达式为：

本发明将超可靠低延迟通信中的短包传输中有限块长编码公式运用在免授权相关系统传输方案中，基于包长、数据传输速率和时延分析，推导出URLLC交付的时延约束D_max下，系统传输的中断概率闭合解P_F。

本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种5G免授权重传接入技术中断概率评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、实时用户采用短包形式传输数据包，通过系统传输方案访问基站：实时用户采用基于竞争的免授权方式接入基站，在连续的时隙上传输相同的副包，在每次往返过程中，每个副包在几个TTI之后接收译码反馈，若传输成功，则接收到正反馈，剩余的副包将停止传输，若传输失败，则采用系统传输方案在下一个时隙上进行重传，其中，只有当用户未发生碰撞且接收的信干噪比大于阈值时才视为传输成功，并且实时用户的干扰功率随着时隙产生变化；

步骤S2、结合网络场景建立系统模型，先分析系统传输时延，再根据时延约束建立中断概率问题模型；

步骤S3、根据步骤S2中建立的中断概率问题模型，计算得到系统传输方案中断概率的闭合解。

2.根据权利要求1所述的一种5G免授权重传接入技术中断概率评估方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述实时用户采用有限块长编码下的传输速率R与数据包长L的关系表达式为：

公式中，Q^-1代表的是高斯函数的反函数，O(logL/L)表示logL/L的无穷小，γ代表信噪比，ε代表误码率，V是信道色散代表的是信道的特征，表达式：

3.根据权利要求2所述的一种5G免授权重传接入技术中断概率评估方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

首先根据网络场景建立系统模型，再根据短包传输中有限块长编码下的传输速率R与数据包长L求解传输时间间隔TTI，再根据TTI分析得到系统一次往返传输过程的总时延D^RTT；

然后给定功率阈值和噪声功率，得到在基站处的信干噪比；

最后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，基于系统时延分析结果利用概率论和随机几何建立中断概率问题模型。

4.根据权利要求2所述的一种5G免授权重传接入技术中断概率评估方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

步骤S201、所述网络场景为：基站和用户在空间分布上服从两个相互独立的泊松点过程Φ_B和Φ_D，且强度分别为λ_B和λ_D；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区域；考虑单包到达序列场景下，每个短包缓存区服从独立同分布的伯努利流量产生模型，概率p_a∈[0，1]；基于该缓存模型，每个用户都会以概率p_a接收一个来自更高层的短包，若采用系统传输方案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；在单层网络中，N个用户将随机选取一个被基站预先分配在一个TTI内的S个正交导频传输短包，由此定义选择相同导频的实时用户密度为λ_a＝p_aλ_D/S；

步骤S202、所述系统模型为：在一次往返传输过程中，实时用户基于竞争的方式在连续的TTI上传输相同的副包，每个副包都会在几个传输时间间隔(TTI)之后接收到译码反馈，直到传输成功或者达到最大副包个数才会停止传输；在时延约束内若第一次往返过程传输失败则会进行重传，直到传输成功或达到最大时延约束；假设系统传输方案中一个传输时间间隔TTI持续时间为

步骤S203、结合URLLC下的短包传输特点分析传输时延，具体包括：

根据有限块长传输速率以及包长得到传输时间延迟D_tx，表达式为：

得到一次往返传输过程的传输时延D^RTT，表达式为：

公式中，K代表每个用户传输的最大副包个数，定义帧对齐延迟D_fa、基站反馈延迟D_fb、基站处理时延D_bp和用户处理延迟D_up都与传输时间延迟D_tx相等，l＝0表示在一次往返传输过程中无副包传输成功，1≤l≤K代表第l个副包传输成功，则D^RTT的表达式简化为：

得到m次往返过程传输后的时延D(m)：

步骤S204、系统结合时延约束建立中断概率问题模型，具体包括：根据功率阈值和干扰功率得到在基站处的信干噪比γ_m，给定信干噪比阈值γ_th，超可靠低延迟约束下交付的时延D_max和结合时延约束得到最大的往返传输过程次数M和剩余的传输时间间隔Y，再利用概率论和随机几何建立中断概率问题模型。

5.根据权利要求4所述的一种5G免授权重传接入技术中断概率评估方法，其特征在于，所述步骤S204具体包括：

步骤S2041、根据平坦瑞利衰落信道模型得到信干噪比为：

公式中，

代表第m次系统往返传输过程中第q个副包的信干噪比，ρ代表接收功率阈值，

代表第m次系统往返传输过程中第q个副包到服务基站的信道功率增益，服从均值为1的指数分布即h～Exp(1)；σ²代表的是噪声功率，I_intra代表的是聚合的区内干扰，I_inter代表的是聚合的区间干扰；

步骤S2042、定义系统传输的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P_F＝Pr{D_s≤D_max}，将问题描述为在约定的QoS交付的时延限制D_s≤D_max，中断概率保证低于ε_r，所述中断概率问题模型的表达式为：

P_F＝Pr{D_s≤D_max}≤ε_r

公式中，D_s代表数据包传输成功所产生的实际时延，D_max代表URLLC下QoS交付的最大时延约束，ε_r代表无穷小值。

6.根据权利要求5所述的一种5G免授权重传接入技术中断概率评估方法，其特征在于，在所述步骤S2041中，区内干扰功率I_intra表达式为：

公式中，h_ij代表第i个区内干扰用户中第j个副包的信道功率增益；

区间干扰功率I_inter表达式为：

公式中，Ω代表来自不同基站服务区域的区间干扰用户集合，P_t代表第t个区间干扰用户的发射功率，h_tj代表第t个区间干扰用户中第j个副包的信道功率增益，r_t代表的是第t个区间干扰用户到服务基站的距离，α代表路径损耗。

7.根据权利要求6所述的一种5G免授权重传接入技术中断概率评估方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述中断概率的表达式为：

公式中，第一种情况M＝0&Y≤2代表在延迟约束内没有重传，且用户无法接收第一个副包的反馈信息，则传输失败；

第二种情况M＝0&Y≥3代表在时延约束内无重传且能够至少接收到第一个副包的反馈信息，P_1，Y-2代表一次往返传输过程中Y-2个副包传输成功的概率；

第三种情况M≥1&Y≤2代表在时延约束内有M次重传，但是在第M+1次往返传输过程中剩余的TTIs不够接收到第一个副包的反馈信息，P_m，K代表第m次往返传输过程中K个副包传输成功的概率；

第四种情况M≥1&Y≥3代表时延约束内有M次重传，在第M+1次往返传输过程中剩余的TTIs可以至少接收到第一个副包的反馈信息，P_M+1，Y-2代表第M+1次往返传输过程中Y-2个副包传输成功的概率，其中，

M的表达式为：

Y的表达式为：

公式中，mod是取余函数；

表示需要第m次往返重传的概率，表达式为：

P_m，l代表在第m次往返过程l个副包传输成功的概率，表达式为：

公式中，P_num[n，m，l]代表第m次往返过程传输中第l个副包区内干扰用户数N＝n的概率；Θ[n，m，l]代表第m次往返传输过程中区内干扰用户数N＝n下，l个副包传输的成功率；(1-Θ[n，m，l])ⁿ代表第m次往返过程的非碰撞率，即n个区内干扰用户没有被基站成功译码的概率。

8.根据权利要求7所述的一种5G免授权重传接入技术中断概率评估方法，其特征在于，在所述步骤S3中，计算闭合解的具体步骤包括：

步骤S301、求解第m次系统方案往返过程传输中第l个副包的区内干扰用户数N＝n的概率P_num[n，m，l]，表达式为：

公式中，c是一个常数为3.5，η_m，l代表第m次往返传输过程中需要第l个副包传输的概率，也表示为前面l-4个副包传输失败的概率，表达式为：

公式中，第一种情况1≤l≤4表示前面4个副包是必须要传的；第二种情况l≥5，第l个副包是否需要传输取决于在第l-1个时隙上是否接收到第l-4个副包的正反馈；

步骤S302、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Θ[n，m，l]，当l≤4时，表达式为：

当l≥5时，表达式为：

公式中，A_m，r代表在第m次往返传输过程中第r个副包传输成功的概率，表达式为：

A_m，r＝η_m，rP_num[n，m，r]Θ[n，m，l]_l＝1

步骤S303、根据区内干扰功率I_intra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得到期望值：

步骤S304、根据区间干扰功率I_inter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得到期望值：

利用换元法将

代入式中得到：

其中，E_P(P^2/α)根据功率P的概率密度函数f_P(p)求解，概率密度函数为

由此得到E_P(P^2/α)＝ρ^2/α/πλ_B，最后得到：

步骤S305、最后得到系统传输方案中第m次系统方案往返过程传输成功率Θ[n，m，l]表达式为：

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