基于波束分合的mMTC切片的接入容量管控方法与系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于波束分合的mMTC切片的接入容量管控方法与系统。

背景技术

在5G无线网络中，大规模机器类型通信(Massive Machine Type Communication,mMTC)是典型应用场景之一。mMTC通信指的是在几乎没有人为干预的情况下在机器之间自动传输信息，具有终端数量极高、零星活跃和单次发送的数据包长度很小等特点。每次mMTC转为活跃状态后，可通过发起随机接入过程来完成与基站间的同步及上行发送，或者直接用免调度的随机接入完成上行数据发送。为了够能同时服务多种多样具有不同服务需求(如时延敏感性、功耗限制、可靠性等)的mMTC设备，可以通过网络切片技术，在基站中通过部署mMTC切片。

在现有5G NR系统中，物理随机接入信道(Physical Random Access Channel，PRACH)的波束数量是固定的，同时每个波束内使用的前导码集合彼此正交。然而总的前导码数目十分有限，导致mMTC切片内每个波束的随机接入容量有限且不会随着输入负载的变化发生变化。在波束内活跃终端设备较多的情况下，多个设备会选择相同的前导码进行上行接入时造成前导码的碰撞，从而导致基站无法正确检测使用该前导码接入的设备，最终导致接入失败。而在波束内活跃终端设备数量较少的情况下，又会导致波束内的随机接入资源处于冗余状态，占用过多的开销。

发明内容

本发明提供了一种基于波束分合的mMTC切片的接入容量管控方法与系统，解决了现有5G NR系统中mMTC切片随机接入容量无法随着随机接入负载的变化而变化的问题，通过对mMTC切片内的波束分裂或合并实现了mMTC切片的随机接入容量的管控，使mMTC切片的随机接入容量与随机接入负载相适应，优化了mMTC切片的效益。

根据本发明的一方面，提供了一种基于波束分合的mMTC切片的接入容量管控方法，所述方法包括：

接收mMTC设备发送的随机接入信令，获得mMTC切片内每个波束在当前决策周期内的空闲的随机接入机会数目；

通过所述mMTC切片基于各所述波束在当前决策周期内的随机接入配置信息和所述空闲的随机接入机会数目，估计各所述波束在预测周期内的随机接入状态估计值；

通过所述mMTC切片根据所述随机接入状态估计值确定波束分合配置参数；

根据所述波束分合配置参数进行波束分合得到目标波束，并配置所述mMTC切片内的波束参数，以控制所述mMTC切片在预测周期内的总随机接入容量；所述波束分合包括：波束分裂和/或波束合并。

根据本发明的另一方面，提供了一种接入容量管控系统，所述系统包括：

信令接收模块，用于接收mMTC设备发送的随机接入信令，获得mMTC切片内每个波束在当前决策周期内的空闲的随机接入机会数目；

状态估计模块，用于通过所述mMTC切片基于各所述波束在当前决策周期内的随机接入配置信息和所述空闲的随机接入机会数目，估计各所述波束在预测周期内的随机接入状态估计值；

参数确定模块，用于通过所述mMTC切片根据所述随机接入状态估计值确定波束分合配置参数；

容量控制模块，用于根据所述波束分合配置参数进行波束分合得到目标波束，并配置所述mMTC切片内的波束参数，以控制所述mMTC切片在预测周期内的总随机接入容量；所述波束分合包括：波束分裂和/或波束合并。

根据本发明的另一方面，提供了一种基站，部署有mMTC切片，所述基站包括：

一个或多个处理器；

通信装置，用于与mMTC设备进行通信；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任一实施例所述的基于波束分合的mMTC切片的接入容量管控方法。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的基于波束分合的mMTC切片的接入容量管控方法。

本发明实施例的技术方案，通过接收mMTC设备发送的随机接入信令，获得mMTC切片内每个波束在当前决策周期内的空闲的随机接入机会数目；通过mMTC切片基于各波束在当前决策周期内的随机接入配置信息和空闲的随机接入机会数目，估计各波束在预测周期内的随机接入状态估计值；通过mMTC切片根据随机接入状态估计值确定波束分合配置参数；根据波束分合配置参数进行波束分合得到目标波束，并配置mMTC切片内的波束参数，以控制mMTC切片在预测周期内的总随机接入容量；波束分合包括：波束分裂和/或波束合并。通过根据mMTC切片内的波束的随机接入负载状态估计值控制波束分裂或合并；通过波束分裂降低单个波束内的活跃设备数目，降低MSG1碰撞率，提升随机接入成功率，提高mMTC切片的总随机接入容量；通过波束合并，减少波束数目，使mMTC切片的总随机接入容量减小到与当前随机接入负载相适应的水平，以此降低了系统开销。

从而解决了现有5G NR系统中mMTC切片随机接入容量无法随着输入负载的变化而变化的问题达到了mMTC切片的随机接入容量的管控的目的，优化了mMTC切片的效益。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A是基于竞争的随机接入过程的示意图；

图1B是免调度的随机接入过程的示意图；

图1C是本发明实施例一提供的一种基于波束分合的mMTC切片的接入容量管控方法的流程图；

图1D是一种mMTC切片内的波束分合过程的示意图；

图2A是本发明实施例二提供的一种管控方法的流程图；

图2B是奇偶波束的前导码资源共享关系的示意图；

图2C是一种波束分裂/合并决策和参数配置过程的流程图；

图3是本发明实施例三提供的一种基于波束分裂的mMTC切片的接入容量管控方法的流程图；

图4是本发明实施例四提供的一种基于波束合并的mMTC切片的接入容量管控方法的流程图；

图5是本发明实施例三提供的一种接入容量管控系统的结构示意图；

图6是实现本发明实施例的基于波束分合的mMTC切片的接入容量管控方法的基站的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

mMTC设备处于活跃状态下，可通过发起随机接入过程来完成与基站间的同步及上行数据发送，随机接入过程包括：基于竞争的随机接入过程和免调度的随机接入过程。

图1A是基于竞争的随机接入过程的示意图。如图1A所示，常规的基于竞争随机接入过程中，mMTC设备通过接收基站周期性广播的系统信息，获取基站小区的随机接入配置信息(如物理随机接入信道的资源位置以及前导码集合等)。mMTC设备将随机地从可用前导码集合中选取一个前导码在PRACH信道上进行上行发送，也即发送MSG1。由于前导码选择的随机性，不同mMTC设备间可能选择相同前导码，并在相同的PRACH资源上做上行发送，造成MSG1的碰撞。显然，碰撞的发生概率会随着同时发起接入的设备数目的增多而提高。基站侧在检测到MSG1后，生成包含随机接入响应(Random Access Response，RAR)的MSG2，并通过物理下行共享信道(Physical Downlink Shared Channel，PDSCH)下行发送，MSG2中还包含定时提前量(Timing Advance，TA)以及用于MSG3发送的物理上行共享信道(PhysicalUplink Shared Channel,PUSCH)的资源授权信息等信息。mMTC设备在成功接收MSG2后，将使用MSG2所分配的小区临时标识TC-RNTI对MSG3进行加扰，并基于MSG2所调度的PUSCH资源完成MSG3的上行发送，MSG3包含了mMTC设备标识UEID等信息。

然而，当MSG1发生碰撞时，将有多个mMTC设备在相同的PUSCH资源上发送MSG3，设备间的干扰将造成基站无法正确译码这些MSG3，从而导致设备接入失败。如若基站能够正确译码MSG3，其将发送包含了UEID的碰撞解决信息的MSG4，对应UEID的mMTC设备在正确接收MSG4后即成功完成了本次随机接入。

在mMTC上行业务中，mMTC设备零星活跃，mMTC设备处于不活跃状态时仅接收基站下行数据，在完成单次发送后转为不活跃状态，且mMTC数据包长度短。如若采用常规的基于竞争随机接入方式，将提升信令开销。因此，图1B是免调度的随机接入过程的示意图。如图1B所示，mMTC设备常将前导码与数据信息组合为MSG1，采用免调度(Grant-free)的方式进行上行发送。

在随机接入过程中，mMTC设备从可用的前导码集合中随机选择一个前导码在随机接入信道(Random Access Channel，RACH)上传输以完成上行接入；当多个设备选择相同的前导码进行上行接入时，会造成前导码的碰撞，而前导码的碰撞通常会使得基站无法正确检测使用该前导码接入的终端设备从而导致接入的失败。在mMTC场景中，设备的数目大大增加，且远高于可用前导码数目，这将使得碰撞的发生概率显著增加，并造成接入成功率大大降低。此外，在对时延敏感的mMTC应用中，大量的碰撞还会导致接入时延无法满足此类应用的时延要求。在另一方面，mMTC设备种类繁多，具有不同种类的服务需求。

未来的无线通信系统需要同时服务多种多样具有不同服务需求(如时延敏感性、功耗限制、可靠性等)的mMTC设备，而网络切片技术可以根据变化的设备需求来动态实时调整网络配置，并使这种配置调整不会影响eMMB等其他业务。运用网络切片技术，网络所有者将公共物理网络基础设施虚拟化为多个不同的“子网络”(切片)，而网络服务商可通过租赁网络切片，来向mMTC和eMMB等终端设备分别提供定制化的服务，使得网络的灵活性大大提高，这些网络服务商被称为切片租户。网络切片技术为解决mMTC场景多样化的设备服务需求，提供了可靠支持，在诸如工业物联网等场景中，网络切片技术已经成为解决不同种类mMTC设备的多样化服务需求所经常采用的关键技术。

现有5G NR系统既可使用一个宽波束SSB覆盖一个蜂窝小区，也可使用多个窄波束SSB扫描式覆盖一个小区。在这种多个SSB扫描式覆盖小区的方式中，一个小区可以使用R(R≤64)个前导码，并可以分时使用S(S＝1/4/8/16/32/64)个SSB对小区不同方位进行同步信号的覆盖，SSB间可以共享或独占随机接入时机PRACH Occasion；如果一个随机接入时机由S个SSB共享，则各SSB在此随机接入时机PO上能使用的前导码数量为R/S；如果某随机接入时机由某个SSB独占，则该SSB在此随机接入时机上使用的前导码数量为R。在S≥4时，导致原有PRACH信道上可用的前导码数量降低为1/S，这也会导致该SSB波束内随机接入容量下降，需要为PRACH分配S倍的时频资源以维持相同数量的可用的前导码。而现有5G NR系统SSB分裂中，PRACH波束数量不变，仍使用一个宽波束，所以多个SSB扫描式覆盖小区的方式实际上并没有增加mMTC切片的随机接入容量。而当波束内活跃终端设备数量较少时，mMTC切片的随机接入容量也不会减少，又会导致波束内的前导码会处于冗余状态，占用过多的开销。因此，在现有5G NR系统中存在mMTC切片内每个波束的随机接入容量有限且不会随着输入负载的变化发生变化的问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种基于波束分合的mMTC切片的接入容量管控方法，通过对mMTC切片内的波束分裂或合并实现了mMTC切片的随机接入容量的管控，使mMTC切片的随机接入容量与随机接入负载相适应，优化了mMTC切片的效益。

实施例一

图1C为本发明实施例一提供了一种基于波束分合的mMTC切片的接入容量管控方法的流程图，本实施例可适用于控制基站的mMTC切片的接入容量的情况，该方法可以接入容量管控系统来执行，该接入容量管控系统可以采用硬件和/或软件的形式实现，该接入容量管控系统可配置于部署有mMTC切片的基站中，也可以独立于基站之外。如图1C所示，该方法包括：

S110、接收mMTC设备发送的随机接入信令，获得mMTC切片内每个波束在当前决策周期内的空闲的随机接入机会数目。

其中，mMTC设备是指大规模机器类型通信(Massive Machine TypeCommunication,mMTC)环境下的设备。随机接入信令可以理解为随机接入过程中，mMTC设备和基站间交互的信息，主要包括MSG1-MSG4，例如前导码、随机接入响应(Random AccessResponse,RAR)、竞争解决信息。mMTC切片是针对大规模机器类型通信环境，在基站中部署的切片。当前决策周期可以理解为mMTC切片的波束正在执行决策的周期，当前决策周期可以根据实际需求设定为多个随机接入周期(Random Access，RA)，一般为系统信息(SIB)广播周期的整数倍，本发明实施例对此不设限制。

随机接入机会可以包括：被占用的随机接入机会和空闲的随机接入机会。其中，随机接入机会RACH Opportunity数目为随机接入时机PRACH Occasion的数目和前导码数目乘积。随机接入时机(PRACH Occasion，PO)可以理解为用于发送前导码的时频域资源，可以包括时间位置和频域位置。需要说明的是，随机接入时机数目已由基站所采用的传输方案配置所确定，在本发明的操作过程中，随机接入时机数目视为常数；而通过配置不同波束下的前导码资源，可以改变波束内的随机接入机会数目。空闲的随机接入机会数目由随机接入机会数目减去被占用的随机接入机会数目所确定；被占用的随机接入机会数目随着mMTC设备的接入情况发生改变；可以理解的是，接入的mMTC设备越多，被占用的随机接入机会数目也越多，从而空闲的随机接入机会数目也越少。

本发明实施例中的基站可以采用大规模MIMO系统的服务小区，基站部署有mMTC切片，且配置了大规模天线阵列，可生成方向性强、能量集中的波束。

具体的，基站周期性地广播系统信息(如SSB或者SIB1)，以便mMTC设备能够接收相应波束的PRACH随机接入配置参数(如可用的前导码集合)。每个随机接入周期内，每个活跃的mMTC设备随机选择前导码集中的一个前导码发起随机接入信令(如MSG1)。基站通过方向性波束探测和接收mMTC设备发送的随机接入信令，进行前导码检测可以获得每个波束在当前决策周期内的被占用的随机接入机会数目和空闲的随机接入机会数目。其中，被占用的随机接入机会包括接入成功的前导码信息和前导码碰撞信息。

示例性的，基站在决策周期内的每个随机接入(Random Access，RA)周期上进行碰撞检测获取每个波束内的空闲的随机接入机会RACH Opportunity数目

S120、通过所述mMTC切片基于各所述波束在当前决策周期内的随机接入配置信息和所述空闲的随机接入机会数目，估计各所述波束在预测周期内的随机接入状态估计值。

其中，随机接入配置信息可以理解为mMTC切片内的波束在基站的配置下所确定的随机接入信息，例如可以包括：随机接入机会数目和随机接入容量。随机接入状态估计值可以理解为波束内的随机接入状态信息的估计值；随机接入状态信息可以理解为用于描述波束在一个预测周期的随机接入的状态信息，例如包括：随机接入负载估计值、随机接入负载率和随机接入成功率。该预测周期可以理解为当前决策周期的下一个周期。

具体的，mMTC切片在当前决策周期内，对于mMTC切片内的每个波束，根据波束的随机接入机会数目和空闲的随机接入机会数目可以确定随机接入负载估计值；根据当前决策周期的随机接入负载估计值和当前决策周期的随机接入配置信息对预测周期的随机接入状态估计值进行预测，得到波束在预测周期内的随机接入状态估计值。

S130、通过所述mMTC切片根据所述随机接入状态估计值确定波束分合配置参数。

其中，波束分合包括波束分裂和/或波束合并；波束分裂是指一个波束分裂为两个或两个以上的波束；波束合并是指两个或两个以上的波束合并为一个波束；目标波束为波束分裂或者波束合并后所得到的波束。可以理解的是在每个决策周期内可以决策一个波束是否需要进行波束分裂或者波束合并。

波束分合配置参数可以理解为波束分合对应的配置参数，例如可以包括所需进行波束分合的待变更波束的配置信息、波束分合后生成的目标波束的配置信息以及波束分合后的前导码资源配置信息等。

具体的，通过基站上部署的mMTC切片根据预测得到的每个波束的随机接入状态估计值进行决策，确定是否存在需要进行波束分合的波束；若需要，则根据随机接入状态估计值确定波束分合配置参数。

可以理解的是，若决策结果是不存在需要进行波束分合的波束，则不改变波束的当前配置信息，依然按照设定的随机接入过程(例如图1A所示的基于竞争的随机接入过程或图1B所示的基于竞争的随机接入过程)接入MTC设备。

S140、根据所述波束分合配置参数进行波束分合得到目标波束，并配置所述mMTC切片内的波束参数，以控制所述mMTC切片在预测周期内的总随机接入容量。

其中，mMTC切片的总随机接入容量可以理解为mMTC切片内的所有波束的随机接入容量的总和。目标波束是经过波束分合得到的波束，波束分合包括：波束分裂和/或波束合并，相应的，目标波束包括波束分裂后得到的目标分裂波束和/或波束合并后得到的目标合并波束。波束参数是指波束分合后所有需要重新配置的参数，该波束不仅包含目标波束的参数，还可以包含其他发生变化的波束参数。

具体的，基站根据mMTC切片所确定波束分合配置参数对待变更波束进行波束分合得到目标波束，并根据波束分合配置参数配置mMTC切片内各波束的波束参数。由于mMTC切片内的波束经过波束分合使mMTC切片内的波束数量和每个波束内的前导码资源信息发生改变，从而实现mMTC切片的随机接入容量的管控。

如图1D所示，本发明实施例提供的MTC切片的接入容量控制方法，能够通过波束分离将原波束分裂为多个更窄的波束，以此降低单个波束内的活跃设备数目，降低MSG1碰撞率，提升随机接入成功率，提高mMTC切片的总随机接入容量。通过波束合并将多个波束合并为一个宽波束，减少波束数目，使mMTC切片的总随机接入容量减小到与当前随机接入负载相适应的水平，降低了系统开销；从而解决了现有5G NR系统中mMTC切片随机接入容量无法随着输入负载的变化而变化的问题。

需要说明的是，在MSG1等业务波束分裂过程中，同步信号块SSB所使用的波束可不进行分裂，仍使用宽波束进行覆盖，以简化管理、节省运行成本；另外，基于波束分合的mMTC切片的接入容量管控方法完全在基站侧完成波束分合的决策、和配置过程，终端侧接入程序无需进行改动，能够更灵活地适应mMTC业务需要。

本发明实施例的技术方案，通过接收mMTC设备发送的随机接入信令，获得mMTC切片内每个波束在当前决策周期内的空闲的随机接入机会数目；通过mMTC切片基于各波束在当前决策周期内的随机接入配置信息和空闲的随机接入机会数目，估计各波束在预测周期内的随机接入状态估计值；通过mMTC切片根据随机接入状态估计值确定波束分合配置参数；根据波束分合配置参数进行波束分合得到目标波束，并配置mMTC切片内的波束参数，以控制mMTC切片在预测周期内的总随机接入容量。通过对mMTC切片内的波束分裂或合并实现了mMTC切片的随机接入容量的管控，使mMTC切片的随机接入容量与随机接入负载相适应，解决了现有5G NR系统中mMTC切片随机接入容量无法随着输入负载的变化而变化的问题，优化了mMTC切片的效益。

可选的，根据所述波束分合配置参数进行波束分合得到目标波束，并配置所述mMTC切片内的波束参数包括：

通过所述mMTC切片生成包含所述波束分合配置参数的波束分合请求；其中，所述波束分合请求包括：波束分裂请求或者波束合并请求；

根据基站内的全局负载状况信息确定是否响应所述波束分合请求；

若响应所述波束分合请求，则基于所述波束分合请求包含的波束分合配置参数进行波束分合生成目标波束。

其中，基站内的全局负载状况信息可以理解为基站所能获取的全局性的负载状况信息，包括：基站的所有mMTC切片和mMTC切片内有波束包含的负载状况信息。本发明实施例对全局负载状况信息不做限定，可以理解的是足有能够反映基站的负载状况的信息均可以包含在内。可以理解的是，总随机接入容量越大，基站的所提供的服务质量越高。具体的，由于mMTC切片一般只能获取本切片内的波束的负载等信息，并不能获取基站的全局负载状态信息。为了避免mMTC切片所确定的波束分合对基站的服务质量造成影响。mMTC切片在确定波束分合配置参数之后，生成包含波束分合配置参数的波束分合请求；将该请求发送至基站，使基站根据基站内的全局负载状况和波束分合配置参数进一步确定是否允许进行波束分合，即是否响应所述波束分合请求；在确保波束分合后基站的服务质量依然满足要求的前提下，响应所述波束分合请求，基于波束分合请求包含的波束分合配置参数进行波束分合生成目标波束；并根据波束分合配置参数配置mMTC切片内的波束参数。

示例性的，基站根据波束分合配置参数和全局负载状况信息确定是否允许进行波束分合的策略，可以根据对基站的服务质量要求和使用场景等制定，本发明实施例对此不设限制。另外，可以理解的是，若基站不允许进行波束分合，则不改变波束的当前配置信息，依然按照设定的随机接入过程(例如图1A所示的基于竞争的随机接入过程或图1B所示的免调度的随机接入过程)接入MTC设备。

实施例二

图2A为本发明实施例二提供的一种基于波束分合的mMTC切片的接入容量管控方法的流程图，本实施例对上述实施例的步骤S130进一步限定。如图2A所示，该方法包括：

S210、接收mMTC设备发送的随机接入信令，获得mMTC切片内每个波束在当前决策周期内的空闲的随机接入机会数目。

S220、通过所述mMTC切片基于各所述波束在当前决策周期内的随机接入配置信息和所述空闲的随机接入机会数目，估计各所述波束在预测周期内的随机接入状态估计值。

可选的，所述随机接入配置信息包括：随机接入机会数目和随机接入容量；随机接入状态估计值包括：随机接入成功率估计值和随机接入负载率估计值。

步骤S220、包括：

S221、对于mMTC切片内的每个波束，根据所述波束在当前决策周期内的每个随机接入周期的随机接入机会数目和所述空闲的随机接入机会数目，计算对应波束内的随机接入负载估计值。

具体的，mMTC切片的可用前导码数目为N个，一个RA周期内的可用PRACH时频资源数目为N

S222、根据所述随机接入负载估计值和所述随机接入机会数目，估计对应波束在预测周期内的每个随机接入周期的随机接入成功率估计值。

具体的，根据所述随机接入负载估计值

S223、根据所述波束在当前决策周期内的随机接入容量和所述随机接入负载估计值，估计所述波束在预测周期内的每个随机接入周期的随机接入负载率估计值。

具体的，根据第b个波束在当前决策周期内的随机接入容量

需要说明的是，在本发明实施例中波束的随机接入容量是可变化的，但是在每个决策周期内，波束的随机接入容量是不变的。

S230、通过所述mMTC切片根据所述随机接入状态估计值确定需要进行波束分合的待变更波束。

其中，所述波束分合包括：波束分裂或者波束合并；从而待变更波束包括：待分裂波束和待合并波束；待分裂波束为需要进行波束分裂的波束；待合并波束为需要进行波束合并的波束。

具体的，mMTC切片对包含的每个波束，根据波束内的第一随机接入状态估计值确定该波束是否为需要进行波束分裂的待分裂波束；第一随机接入状态估计值可以为随机接入成功率估计值。根据第二随机接入状态估计值确定该波束是否为需要进行波束合并的待合并波束；第二随机接入状态估计值可以为随机接入负载率估计值。

示例性的，所有需要进行波束分裂的待分裂波束或者需要进行波束合并的待合并波束可以构成待变更波束集合B，当B非空时，则需要执行波束分合，进一步确定待变更波束对应的波束分合配置参数。

S240、通过所述mMTC切片根据所述随机接入状态估计值确定所述待变更波束对应的波束分合配置参数。

具体的，由于待变更波束包括：待分裂波束或者待合并波束，因此，需要mMTC切片对于所包含的每个待变更波束，根据待变更波束对应的随机接入状态估计值以及该待变更波束所属的类型(即待分裂波束或者待合并波束)确定待变更波束对应的波束分合配置参数。

可以理解的是，待分裂波束对应的波束分合配置参数为波束分裂配置参数，待合并波束对应的波束分合配置参数为波束合并配置参数。

由于波束分裂和波束合并的原理不同，波束分裂配置参数和波束合并配置参数可能不完全相同，但是至少包括：需要进行波束分合的波束序号、波束分合后各波束的序号，mMTC切片内的前导码资源配置参数和目标波束的波束覆盖角度等。

S250、根据所述波束分合配置参数进行波束分合得到目标波束，并配置所述mMTC切片内的波束参数，以控制所述mMTC切片在预测周期内的总随机接入容量。

具体的，根据波束分裂配置参数对待分裂波束进行波束分裂得到目标分裂波束，并根据波束分裂配置参数配置所述mMTC切片内的波束参数；根据波束合并配置参数对待合并波束进行波束合并得到目标合并波束，并根据波束合并配置参数配置所述mMTC切片内的波束参数。

本发明实施例的技术方案，通过接收mMTC设备发送的随机接入信令，获得mMTC切片内每个波束在当前决策周期内的空闲的随机接入机会数目；通过mMTC切片基于各波束在当前决策周期内的随机接入配置信息和空闲的随机接入机会数目，估计各波束在预测周期内的随机接入状态估计值；将第一随机接入状态估计值在决策周期内的任一随机接入周期内低于第一门限值的波束，确定为需要进行波束分裂的待分裂波束；其中，所述第一随机接入状态估计值为对应波束内的随机接入成功率估计值：将第二随机接入状态估计值在决策周期内的每个随机接入周期内均低于第二门限值的波束，确定为需要进行波束合并的待合并波束；其中，所述第二随机接入状态估计值为对应波束内的随机接入负载率估计值；通过所述mMTC切片根据所述随机接入状态估计值确定所述待变更波束对应的波束分合配置参数；通过所述mMTC切片根据所述随机接入状态估计值确定所述待变更波束对应的波束分合配置参数；根据波束分合配置参数进行波束分合得到目标波束，并配置mMTC切片内的波束参数，以控制mMTC切片在预测周期内的总随机接入容量。解决了现有5G NR系统中mMTC切片随机接入容量无法随着输入负载的变化而变化的问题，实现了根据实际的接入负载情况进行波束分合控制波束数量并配置mMTC切片内的前导码资源，进而达到了mMTC切片的随机接入容量的管控的目的，优化了mMTC切片的效益。

可选的，所述波束分合配置参数包括：波束分裂配置参数和波束合并配置参数；

其中，所述波束分裂配置参数包括：待分裂波束的原波束序号、总波束数量和前导码资源配置参数，以及所述mMTC切片内各所述波束的波束分裂更新序号和波束覆盖角度；所述总波束数量为对所述待分裂波束进行波束分裂后所述mMTC切片所包含的所有波束的数量；波束分裂后所述mMTC切片所包含的所有波束包含所述待分裂波束进行波束分裂得到的目标分裂波束；

所述波束合并配置参数包括：所述待合并波束的原波束序号、所述参与合并波束的原波束序号、所述mMTC切片内各所述波束的波束合并更新序号、所述目标合并波束的波束覆盖角度以及前导码资源配置参数；

其中，所述前导码资源配置参数为所述mMTC切片内分配给偶数序号的波束的前导码的比例，且分配给偶数序号的波束的前导码的比例与分配给奇数序号的波束的前导码的比例之和为1。

在本实施例中，波束覆盖角度可以理解为一个波束做能够覆盖的角度范围，可以理解的是任意两个波束之间的波束覆盖角度不发生重叠。每个波束分别分配有不同的波束序号，波束发生分裂或合并，MTC切片内的波束的序号可能发生变化，发生变化的波束包括但不限于：目标分裂波束和目标合并波束，波束的分裂和合并还可能引发MTC切片内的其他波束的序号发生变化。

前导码资源配置参数为mMTC切片内分配给奇数序号或偶数序号的波束的前导码的比例，且分配给偶数序号的波束的前导码的比例与分配给奇数序号的波束的前导码的比例之和为1。即若前导码资源配置参数η为分配给偶数序号的波束的前导码比例，则分配给奇数序号的波束的前导码的比例为1-η。若前导码资源配置参数η为分配给奇数序号的波束的前导码比例，则分配给偶数数序号的波束的前导码的比例为1-η。

可选的，S250、所述配置所述mMTC切片内的波束参数包括：

S251、根据所述波束分合配置参数包含的波束覆盖角度和所述mMTC切片的随机接入负载估计值更新mMTC设备和信道角度的映射表；

S252、根据所述波束分合配置参数包含的前导码资源配置参数生成第一前导码复用子集和第二前导码复用子集；其中，所述第一前导码复用子集包含奇数序号的波束可使用的前导码，所述第二前导码复用子集包括偶数序号的波束可使用的前导码。

具体的，基站根据所述波束分合配置参数包含的波束覆盖角度和所述mMTC切片的随机接入负载估计值更新mMTC设备的设备标识号UEid和信道角度的映射表；，例如UEid为500的UE的信道角度范围为5-15度。

可用的前导码集合为P＝[p

其中，i和j表示前导码集合P中的前导码的序号。

如图2B所示，每个波束的前导码集合被划分为两个彼此正交的第一前导码复用子集和第二前导码复用子集，相邻的波束间使用彼此正交的PRACH资源，例如第1、3、5等奇数序号的波束之间可以共享第一前导码复用子集的PRACH资源，第2、4、6等偶数序号的波束之间可以共享第二前导码复用子集的PRACH资源。奇数序号和偶数序号的波束所用的第一前导码复用子集A和第二前导码复用子集B与可用前导码集合P的关系为：

如图2B所示，第1、3、5等奇数波束间共享第一前导码复用子集所包含的前导码，第2、4、6等偶数波束间共享第二前导码复用子集所包含的前导码。

可选的，在配置所述mMTC切片内的波束参数之后，还包括：

通过SIB1波束对所述mMTC切片内的奇数序号的波束所使用的第一前导码复用子集进行广播，对所述mMTC切片内的偶数序号的波束可使用的第二前导码复用子集进行广播。

具体的，通过SIB1波束对所述mMTC切片内的奇数序号的波束所使用第一前导码复用子集进行波束，使奇数序号的波束内的mMTC设备可以使用第一前导码复用子集接入到mMTC切片内。通过SIB1波束对所述mMTC切片内的偶数序号的波束所使用第二前导码复用子集进行波束，使偶数序号的波束内的mMTC设备可以使用第二前导码复用子集接入到mMTC切片内。进而达到mMTC切片内的前导码资源的复用。

基站在下一个SIB1周期到来时，通过SIB1波束向所述mMTC切片内的奇数序号的波束广播所述第一前导码复用子集，向所述mMTC切片内的偶数序号的波束广播所述第二前导码复用子集，完成当前决策周期内的波束分合。

需要注意的是，广播SIB1消息之前，mMTC切片需要时刻接收波束覆盖情况变化的通知；同时，在波束分裂/合并动态管控过程中，当mMTC切片收到波束情况变化时，SIB1消息需要重复上述配置所述mMTC切片内的波束参数的步骤。另外，对于mMTC切片的决策周期，由于mMTC切片内的波束分合配置参数需要通过系统信息(SIB1等)下发告知mMTC设备，因此在具体实现中，决策周期优选定义为基站系统信息(SIB1等)广播周期的整数倍。

在一个具体的示例中，如图2C所示，在第t个决策周期内，mMTC切片于每个RA周期在每个波束中进行前导码检测，获取每个波束内的空闲的随机接入机会RACH Opportunity数目，并更新接入成功设备的UEid/角度映射表；通过mMTC切片计算各波束内每个RA周期内的随机接入成功率与负载率估计值；通过mMTC切片对各波束进行波束分裂/合并判决，并计算波束分裂/合并配置参数。mMTC根据波束分裂/合并配置参数生成对应的波束分裂/合并请求，并发送给基站管理程序；基站管理程序判决是否接受请求；若接收请求，则基站管理程序完成波束配置参数的变更；若不接受请求，则第t个决策周期结束，按照设定的基于竞争的随机接入过程或者免调度的随机接入过程接入mMTC设备。

其中，波束的分裂/合并的判决过程为：判断该波束内随机接入成功率是否低于QoS要求；若是，则mMTC切片判决此波束需要进行波束分裂，mMTC切片计算该波束的分裂配置参。若否，则进一步判断该波束内负载率是否低于系统门限值；若是，则mMTC切片判决该波束需要进行波束合并，mMTC切片计算该波束的合并配置参数；若否，则该波束配置参数保持不变；从而完成一个波束的分裂/合并判决过程。

本发明所提供的基于波束分合的mMTC切片的接入容量管控方法可以适用于基于竞争的随机接入过程或者免调度的随机接入过程。在基于竞争的随机接入过程中，终端收到SIB1后，选择SIB1消息中的前导码资源发起随机接入，基站侧可识别前导码属于A或B子集，从而确定波束是奇数或者偶数序号，再通过映射表可得出终端设备(即mMTC设备)属于那个波束。当波束分裂完成后，基站和终端可进入低碰撞概率场景下的常规基于竞争随机接入流程；终端在所分配的前导码子集中选择某一前导码来发起随机接入，发送MSG1；基站侧收到MSG1，根据该前导码归属，可识别出终端设备所属波束；基站侧用识别出的波束回复MSG2信息；终端用收到的MSG2信息中所分配的上行PUSCH资源发送MSG3；基站收到MSG3后回复MSG4；终端随机接入成功。在免调度的随机接入过程中，终端收到SIB1后，选择SIB1消息中的前导码资源发起随机接入，基站侧可识别前导码属于奇数或者偶数，在通过映射表可得出终端设备属于那个波束；当波束分裂完成后，基站和终端可进入低碰撞概率场景下的常规免调度随机接入流程；终端在所分配的前导码子集中选择某一前导码来发起随机接入，发送MSG1，其中MSG1中携带终端的数据信息；基站侧接受并译码MSG1中数据信息，根据该前导码归属A或B子集，从而确定波束是奇数或偶数序号，再通过映射表可识别出终端设备所属波束；终端设备随机接入成功。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种基于波束分合的mMTC切片的接入容量管控方法的流程图，本实施例对上述实施例中对待分裂波束的波束分裂过程进一步限定。如图3所示，该方法包括：

S310、接收mMTC设备发送的随机接入信令，获得mMTC切片内每个波束在当前决策周期内的空闲的随机接入机会数目。

S320、通过所述mMTC切片基于各所述波束在当前决策周期内的随机接入配置信息和所述空闲的随机接入机会数目，估计各所述波束在预测周期内的随机接入状态估计值。

S330、若所述mMTC切片内的波束在决策周期内的任一随机接入周期内的随机接入成功率估计值低于成功率门限值，则确定该波束为需要进行波束分裂的待分裂波束。

其中，成功率门限值是用于决策波束是否为待分裂波束的最低随机接入成功率，可以根据基站的服务质量要求所确定，本发明实施例对此不设限制。

具体的，若mMTC切片内的第b个波束在当前决策周期内的任一个RA周期内随机接入成功率估计值

S340、通过所述mMTC切片根据所述随机接入状态估计值确定所述待分裂波束对应的波束分裂配置参数。

具体的，波束分裂配置参数包括：待分裂波束的原波束序号、所述总波束数量、mMTC切片内的前导码资源配置参数和波束覆盖角度，以及各所述波束的波束分裂更新序号。

可选的，S340包括：

S341、对于每个待分裂波束，根据所述随机接入负载率估计值和mMTC设备角度确定接入负载角度分布函数。

具体的，对于每个待分裂波束，根据计算得到的该波束b在覆盖范围内的接入负载估计值

S342、通过所述mMTC切片确定波束分裂后的总波束数量；其中，所述总波束数量为对所述待分裂波束进行波束分裂后所述mMTC切片所包含的所有波束的数量；波束分裂后所述mMTC切片所包含的所有波束包含所述待分裂波束进行波束分裂得到的目标分裂波束。

具体的，总波束数量所满足的条件可以包括：mMTC切片在波束分裂后每个波束的随机接入容量均高于该波束内的接入负载估计值，且每个波束的波束宽度大于最小可实现波束宽度。

示例性的，每个波束的随机接入容量可以根据mMTC切片的随机接入容量和mMTC切片内的波束数量所确定。假设该mMTC切片在满足服务质量要求下，每个RA周期内设备满足服务质量要求的最低随机接入成功率为P

其中，c＝ln(P

S343、根据波束分裂后所述mMTC切片内各所述波束的排序重新确定各所述波束的波束分裂更新序号。

具体的，若第b个波束为待分裂波束，且决策分裂为2个目标分裂波束，则第1个目标分裂波束的序号为b，则第2个目标分裂波束的序号为b+1。相应的mMTC切片内序号在待分裂波束之后的波束的序号依次加1，即原序号为b+1、b+2、b+3……波束的序号更新为b+2、b+3、b+4……。按照波束分裂后更新的波束序号分配前导码子集。

S344、根据所述总波束数量和波束分裂后所述mMTC切片内的每个波束的波束序号确定所述mMTC切片内的前导码资源配置参数。

具体的，假设η表示分配给偶数序号的波束的前导码个数与总前导码个数的比值；那么，当波束分裂后mMTC切片内的总波束数量B为奇数时，则奇数序号的波束个数为B

S345、对于每个目标分裂波束，根据所述目标分裂波束的随机接入容量和所述接入负载角度分布函数确定所述目标分裂波束的波束覆盖角度，其中，每个目标分裂波束内的随机接入负载小于各自的随机接入容量；各所述目标分裂波束的波束覆盖角度之和为所述待分裂波束的波束覆盖角度，每个目标分裂波束的覆盖角度均小于所述待分裂波束的波束覆盖角度，且每个目标分裂波束的覆盖角度不重叠；。

具体的，根据接入负载角度分布函数f(θ)、目标分裂波束的波束覆盖角度θ

S350、根据所述波束分裂配置参数对所述待分裂波束进行波束分裂得到目标分裂波束，并配置所述mMTC切片内的波束参数，以控制所述mMTC切片在预测周期内的总随机接入容量。

本发明实施例的技术方案，通过接收mMTC设备发送的随机接入信令，获得mMTC切片内每个波束在当前决策周期内的空闲的随机接入机会数目；通过mMTC切片基于各波束在当前决策周期内的随机接入配置信息和空闲的随机接入机会数目，估计各波束在预测周期内的随机接入状态估计值；若mMTC切片内的波束在决策周期内的任一随机接入周期内的随机接入成功率估计值低于成功率门限值，则确定该波束为需要进行波束分裂的待分裂波束；通过mMTC切片根据随机接入状态估计值确定待分裂波束对应的波束分裂配置参数；根据波束分裂配置参数对待分裂波束进行波束分裂得到目标分裂波束，并配置mMTC切片内的波束参数，以控制mMTC切片在预测周期内的总随机接入容量。在波束内活跃mMTC设备数目较多导致该波束内mMTC设备随机接入时前导码(MSG1)发生大量碰撞的情况下，波束分裂可将原波束分裂为多个更窄的波束，以此降低了波束内的活跃设备数目，降低MSG1碰撞率，提升了随机接入成功率，提高了mMTC切片的随机接入容量。并且，波束分裂后的mMTC切片内的各波束可实现前导码等随机接入资源的空间复用，能在一个波束分裂为两个目标波束且不增加时频资源情况下，使原有的PRACH信道上可用的前导码数量达到分裂前的1/2，是扫描式SSB覆盖的K/2(≥2)倍。

可选的，步骤S342、通过所述mMTC切片确定波束分裂后的总波束数量，包括：

S3421、通过所述mMTC切片根据所述mMTC切片的随机接入容量和随机接入负载估计值，确定波束分裂后的最小波束数量，使波束分裂后mMTC切片内的每个波束内的随机接入容量大于该波束内的随机接入负载估计值。

具体的，波束内的随机接入负载估计值为

S3422、通过所述mMTC切片根据所述mMTC切片的总波束宽度和最小可实现波束宽度确定波束分裂后的最大波束数量。

其中，最小可实现波束宽度是每个波束所能够实现探测的最小宽度，mMTC切片进行波束分裂后需要保证所有的波束宽度大于最小可实现波束宽度。

具体的，确定满足所述mMTC切片的总波束宽度和波束数量的比值大于或等于最小可实现波束宽度时对应的最大波束数量，即为波束分裂后的最大波束数量。

S3423、基于预设策略从所述最小波束数量到所述最大波束数量的取值范围中，确定波束分裂后的总波束数量。

其中，所述波束数量的取值范围为[最小波束数量,最大波束数量]。

具体的，在确定总波束数量的取值范围后，从取值范围中选择波束分裂后的总波束数量，用于作为波束分裂的参数之一。

示例性的，从取值范围中选择波束分裂后的总波束数量的策略可以根据基站的信号质量、全局负载情况和波束的参数等信息综合判断，本发明实施例对此不设限制。

本步骤能够根据mMTC切片内的随机接入容量、随机接入负载估计值、波束宽度等信息确定波束分裂后的总波束数量。

可选的，S344、根据所述总波束数量和波束分裂后所述mMTC切片内的每个波束的波束序号确定所述mMTC切片内的前导码资源配置参数，包括：

S3441、若所述总波束数量为奇数，则分配给波束分裂后偶数序号的波束的前导码资源配置参数为η＝B

其中，随机接入负载估计值可以理解为波束内所估计的接入负载的数量。

具体的，根据mMTC切片内的随机接入容量和波束数量的关系式可得，若总波束数量B为奇数，则分配给波束分裂后偶数序号的波束的前导码资源配置参数为η＝B

S3442、若所述总波束数量为偶数，则分配给波束分裂后偶数序号的波束的前导码资源配置参数为第一预设值；其中，分配给奇数序号的波束的前导码资源配置参数和分配给偶数序号的波束的前导码资源配置参数之和为1。

具体的，根据mMTC切片内的随机接入容量和波束数量的关系式可得，若总波束数量B为偶数，mMTC切片内的随机接入容量与前导码资源配置参数无关，因此，在实际使用时，为了方便可以设置为预设值，例如η＝0.5，使得每个波束的随机接入容量相同，并根据接入负载角度分布函数f(θ)将接入负载均分到每个波束中，以提升波束间接入的公平性与全局的随机接入性能。本步骤能够根据波束分裂后的总波束数量和mMTC切片内的每个波束的波束序号确定波束分裂后的前导码资源配置参数。

实施例四

图4为本发明实施例四提供的一种基于波束分合的mMTC切片的接入容量管控方法的流程图，本实施例对上述实施例中对待分裂波束的波束分裂过程进一步限定。如图4所示，该方法包括：

S410、接收mMTC设备发送的随机接入信令，获得mMTC切片内每个波束在当前决策周期内的空闲的随机接入机会数目。

S420、通过所述mMTC切片基于各所述波束在当前决策周期内的随机接入配置信息和所述空闲的随机接入机会数目，估计各所述波束在预测周期内的随机接入状态估计值。

S430、若所述mMTC切片内的波束在决策周期内的所有随机接入周期内的随机接入负载率估计值低于负载率门限值，则确定该波束为需要进行波束合并的待合并波束。

其中，负载率门限值是用于决策波束是否为待合并波束的最低随机接入负载率，可以根据基站的服务质量要求所确定，本发明实施例同样对此不设限制。

具体的，若mMTC切片内的第b个波束在当前决策周期内的所有RA周期内随机接入成功率估计值

S440、通过所述mMTC切片根据所述随机接入状态估计值确定所述待合并波束对应的波束合并配置参数。

具体的，所述待合并波束的波束合并配置参数包括：所述待合并波束的原波束序号、所述参与合并波束的原波束序号、各所述波束的波束合并更新序号、所述目标合并波束的波束覆盖角度以及所述mMTC切片内的前导码资源配置参数。

可选的，所述S440包括：

S441、对于每个待合并波束，根据所述待合并波束分别和每个相邻波束的总随机接入负载估计值以及波束合并后对应的随机接入成功率期望值，从所述相邻波束中确定与所述待合并波束进行波束合并的参与合并波束。

其中，参与合并波束可以理解为将要与待合并波束进行波束合并得到目标合并波束的波束。随机接入成功率期望值可理解为预测得到的待合并波束与参与合并波束进行波束合并后的随机接入成功率。

具体的，对于每个待合并波束，分别计算待合并波束与每个相邻波束的总随机接入负载估计值，根据该总随机接入负载估计值确定相邻波束是否满足条件，根据随机接入成功率期望值从满足条件的相邻波束中确定与所述待合并波束进行波束合并的参与合并波束。

S442、将所述待合并波束的原波束覆盖角度和所述参与合并波束的原波束覆盖角度的集合确定为所述目标合并波束的波束覆盖角度。

具体的，目标合并波束的波束覆盖角度为待合并波束的原波束覆盖角度和参与合并波束的原波束覆盖角度的集合，例如待合并波束的原波束覆盖角度为10度～30度，参与合并波束的原波束覆盖角度为30度～50度，由于每个波束的覆盖角度不重叠，则波束合并后的目标合并波束的波束覆盖角度为10度～50度。

S443、根据波束合并后所述mMTC切片内各所述波束的排序重新确定各所述波束的波束合并更新序号。

具体的，若待合并波束b与参与合并波束b-1合并，则合并后的目标合并波束的序号设置为b-1，将mMTC切片内原序号为b，b+1，...，B的波束序号变更为b-1，b，...，B-1；若待合并波束b与参与合并波束b+1合并，则合并后的波束序号设置为b，将mMTC切片内原序号为b+2，b+3，...，B的波束序号变更为b+1，b+2，...，B-1。

S444、确定波束合并后所述mMTC切片内的前导码资源配置参数为第二预设值。

具体的，波束合并后mMTC切片内的前导码资源配置参数可以根据需求设置。优选的，η＝0.5，分配给奇数序号的第一前导码复用子集与分配给偶数序号的第一前导码复用子集的前导码数量相同，可以保证在资源重新分配后，其他波束内的服务质量要求依然得到满足。

S450、根据所述波束合并配置参数对所述待合并波束和所述参与合并波束进行波束合并得到目标合并波束，并配置所述mMTC切片内的波束参数，以控制所述mMTC切片在预测周期内的总随机接入容量。

本发明实施例的技术方案，通过接收mMTC设备发送的随机接入信令，获得mMTC切片内每个波束在当前决策周期内的空闲的随机接入机会数目；通过所述mMTC切片基于各所述波束在当前决策周期内的随机接入配置信息和所述空闲的随机接入机会数目，估计各所述波束在预测周期内的随机接入状态估计值；若所述mMTC切片内的波束在决策周期内的所有随机接入周期内的随机接入负载率估计值低于负载率门限值，则确定该波束为需要进行波束合并的待合并波束；通过所述mMTC切片根据所述随机接入状态估计值确定所述待合并波束对应的波束合并配置参数；根据所述波束合并配置参数对所述待合并波束和所述参与合并波束进行波束合并得到目标合并波束，并配置所述mMTC切片内的波束参数，以控制所述mMTC切片在预测周期内的总随机接入容量；在波束内活跃mMTC设备较少，造成导致波束内的前导码处于冗余状态的情况下，通过波束合并将接入mMTC设备稀少的波束合并为一个宽波束，减少了波束数目，使mMTC切片的总随机接入容量减小到与当前随机接入负载相适应的水平，降低了系统开销。

可选的，S441、所述根据所述待合并波束分别和每个相邻波束的总随机接入负载估计值以及波束合并后对应的随机接入成功率期望值，从所述相邻波束中确定与所述待合并波束进行波束合并的参与合并波束，包括：

S4411、确定所述待合并波束分别与每个相邻波束的总随机接入负载估计值。

其中，分别计算待合并波束的随机接入负载估计值和相邻波束的随机接入负载估计值，分别计算待合并波束与一个相邻波束的随机接入负载估计值，可以理解的，若存在一个以上的相邻波束，则需要依次计算待合并波束与其中一个相邻波束的随机接入负载估计值。

示例性的，待合并波束为波束b，则相邻波束为波束b-1和波束b+1，确定波束b和波束b-1的总随机接入负载估计值，以及波束b和波束b+1的总随机接入负载估计值。

S4412、若所述待合并波束仅与其中一个相邻波束的总随机接入负载估计值小于合并后得到的目标合并波束的随机接入容量，则将所述相邻波束确定为与所述待合并波束进行波束合并的参与合并波束。

具体的，参与合并波束需满足以下两个条件：第一，是待合并波束的相邻波束；第二，与待合并波束的总随机接入负载估计值小于合并后得到的目标合并波束的随机接入容量，即

S4413、若所述待合并波束与两个相邻波束的总随机接入负载估计值均小于合并后得到的目标合并波束的随机接入容量，则从所述两个相邻波束中确定随机接入成功率期望值最大的波束作为与所述待合并波束进行波束合并的参与合并波束。

具体的，若存在待合并波束与两个相邻波束的总随机接入负载估计值均小于合并后得到的目标合并波束的随机接入容量，即待合并波束的两个相邻波束均满足参与合并波束的条件，则需要进一步分别计算待合并波束与每个相邻波束的随机接入成功率期望值

本步骤能够待合并波束和相邻波束的总随机接入负载估计值和合并后得到的随机接入成功率期望值，从待合并波束的相邻波束中确定总随机接入负载估计值满足条件且随机接入成功率期望值最大的波束作为参与合并波束。

实施例五

图5为本发明实施例五提供的一种接入容量管控系统的结构示意图。如图5所示，该系统包括：信令接收模块510、状态估计模块520、参数确定模块530和容量控制模块540；

其中，信令接收模块510，用于接收mMTC设备发送的随机接入信令，获得mMTC切片内每个波束在当前决策周期内的空闲的随机接入机会数目；

状态估计模块520，用于通过所述mMTC切片基于各所述波束在当前决策周期内的随机接入配置信息和所述空闲的随机接入机会数目，估计各所述波束在预测周期内的随机接入状态估计值；

参数确定模块530，用于通过所述mMTC切片根据所述随机接入状态估计值确定波束分合配置参数；

容量控制模块540，用于根据所述波束分合配置参数进行波束分合得到目标波束，并配置所述mMTC切片内的波束参数，以控制所述mMTC切片在预测周期内的总随机接入容量；所述波束分合包括：波束分裂和/或波束合并。

可选的，所述波束分合配置参数包括：波束分裂配置参数和波束合并配置参数；

其中，所述波束分裂配置参数包括：待分裂波束的原波束序号、总波束数量和前导码资源配置参数，以及所述mMTC切片内各所述波束的波束分裂更新序号和波束覆盖角度；所述总波束数量为对所述待分裂波束进行波束分裂后所述mMTC切片所包含的所有波束的数量；波束分裂后所述mMTC切片所包含的所有波束包含所述待分裂波束进行波束分裂得到的子波束；

所述波束合并配置参数包括：所述待合并波束的原波束序号、所述参与合并波束的原波束序号、所述mMTC切片内各所述波束的波束合并更新序号、

目标合并波束的波束覆盖角度以及前导码资源配置参数；

其中，所述前导码资源配置参数为所述mMTC切片内分配给奇数序号或偶数序号的波束的前导码的比例，且分配给偶数序号的波束的前导码的比例与分配给奇数序号的波束的前导码的比例之和为1。

可选的，所述容量控制模块540包括：

映射表更新单元，用于根据所述波束分合配置参数包含的波束覆盖角度和所述mMTC切片的随机接入负载估计值更新mMTC设备和信道角度的映射表；

前导码复用单元，用于根据所述波束分合配置参数包含的前导码资源配置参数将所述mMTC切片内的前导码划分为第一前导码复用子集和第二前导码复用子集；其中，所述第一前导码子所包含的前导码供奇数序号的波束复用，所述第二前导码复用子集所包含的前导码供偶数序号的波束复用。

可选的，还包括：

广播模块，用于在配置所述mMTC切片内的波束参数之后，通过SIB1波束对所述mMTC切片内的奇数序号的波束所使用的第一前导码复用子集进行广播，对所述mMTC切片内的偶数序号的波束可使用的第二前导码复用子集进行广播。

可选的，所述随机接入配置信息包括：随机接入机会数目和随机接入容量；相应的，所述状态估计模块520，包括：

对于mMTC切片内的每个波束，根据所述波束在当前决策周期内的每个随机接入周期的随机接入机会数目和所述空闲的随机接入机会数目，计算对应波束内的随机接入负载估计值；

根据所述随机接入负载估计值和所述随机接入机会数目，估计对应波束在预测周期内的每个随机接入周期的随机接入成功率估计值；

根据所述波束在当前决策周期内的随机接入容量和所述随机接入负载估计值，估计所述波束在预测周期内的每个随机接入周期的随机接入负载率估计值。

可选的，所述参数确定模块530，包括：

待变更波束确定单元，用于通过所述mMTC切片根据所述随机接入状态估计值确定需要进行波束分合的待变更波束；

配置参数确定单元，用于通过所述mMTC切片根据所述随机接入状态估计值确定所述待变更波束对应的波束分合配置参数。

可选的，所述随机接入状态估计值包括：随机接入成功率估计值和随机接入负载率估计值；相应的，所述待变更波束确定单元，包括：

若所述mMTC切片内的波束在决策周期内的任一随机接入周期内的随机接入成功率估计值低于成功率门限值，则确定该波束为需要进行波束分裂的待分裂波束：

若所述mMTC切片内的波束在决策周期内的所有随机接入周期内的随机接入负载率估计值低于负载率门限值，则确定该波束为需要进行波束合并的待合并波束。

可选的，所述配置参数确定单元，包括：

角度分布确定子单元，用于对于每个待分裂波束，根据所述随机接入负载率估计值和mMTC设备角度确定接入负载角度分布函数；

分裂数量确定子单元，用于通过所述mMTC切片确定波束分裂后的总波束数量；

分裂序号确定子单元，用于根据波束分裂后所述mMTC切片内各所述波束的排序重新确定各所述波束的波束分裂更新序号；

分裂前导码分配子单元，用于根据所述总波束数量和波束分裂后所述mMTC切片内的每个波束的波束序号确定所述mMTC切片内的前导码资源配置参数；

分裂角度确定子单元，用于对于每个目标分裂波束，根据所述子波束的随机接入容量和所述接入负载角度分布函数确定所述子波束的波束覆盖角度；其中，每个目标分裂波束内的随机接入负载小于各自的随机接入容量；各所述目标分裂波束的波束覆盖角度之和为所述待分裂波束的波束覆盖角度，每个目标分裂波束的覆盖角度均小于所述待分裂波束的波束覆盖角度，且每个目标分裂波束的覆盖角度不重叠；。

可选的，所述分裂数量确定子单元，具体用于：

通过所述mMTC切片根据所述mMTC切片的最低随机接入容量和所述随机接入负载估计值，确定波束分裂后的最小波束数量，使波束分裂后mMTC切片内的每个波束内的随机接入容量大于该波束内的随机接入负载估计值；

通过所述mMTC切片根据所述mMTC切片的总波束宽度和最小可实现波束宽度的比值确定波束分裂后的最大波束数量；

基于预设策略从所述最小波束数量到所述最大波束数量的取值范围中，确定波束分裂后的总波束数量。

可选的，所述第一前导码分配子单元，具体用于：

若所述总波束数量为奇数，则分配给波束分裂后偶数序号的波束的前导码资源配置参数的最大值为η＝B

若所述总波束数量为偶数，则分配给波束分裂后偶数序号的波束的前导码资源配置参数为第一预设值；

其中，分配给奇数序号的波束的前导码资源配置参数和分配给偶数序号的波束的前导码资源配置参数之和为1。

可选的，所述配置参数确定单元，包括：

参与合并波束确定子单元，用于对于每个待合并波束，根据所述待合并波束分别和每个相邻波束的总随机接入负载估计值以及波束合并后对应的随机接入成功率期望值，从所述相邻波束中确定与所述待合并波束进行波束合并的参与合并波束；

合并角度确定子单元，用于将所述待合并波束的原波束覆盖角度和所述参与合并波束的原波束覆盖角度的集合确定为目标合并波束的波束覆盖角度；

合并序号确定子单元，用于根据波束合并后所述mMTC切片内各所述波束的排序重新确定各所述波束的波束合并更新序号；

合并前导码分配子单元，用于确定波束合并后所述mMTC切片内的前导码资源配置参数为第二预设值。

可选的，所述参与合并波束确定子单元，具体用于：

确定所述待合并波束分别与每个相邻波束的总随机接入负载估计值；

若所述待合并波束仅与其中一个相邻波束的总随机接入负载估计值小于合并后得到的目标合并波束的随机接入容量，则将所述相邻波束确定为与所述待合并波束进行波束合并的参与合并波束；

若所述待合并波束与两个相邻波束的总随机接入负载估计值均小于合并后得到的目标合并波束的随机接入容量，则从所述两个相邻波束中确定随机接入成功率期望值最大的波束作为与所述待合并波束进行波束合并的参与合并波束。

可选的，所述容量控制模块，具体用于：

通过所述mMTC切片生成包含所述波束分合配置参数的波束分合请求；其中，所述波束分合请求包括：波束分裂请求或者波束合并请求；

根据基站内的全局负载状况信息确定是否响应所述波束分合请求；

若响应所述波束分合请求，则基于所述波束分合请求包含的波束分合配置参数进行波束分合生成目标波束，并配置所述mMTC切片内的波束参数。

本发明实施例所提供的接入容量管控系统可执行本发明任意实施例所提供的基于波束分合的mMTC切片的接入容量管控方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例六

图6为本发明实施例六提供的一种基站的结构示意图，如图6所示，该基站包括处理器610、存储器620、输入装置630、输出装置640和通信装置650；基站中处理器70的数量可以是一个或多个，图6中以一个处理器610为例；基站中的处理器610、存储器620、输入装置630、输出装置640和通信装置650可以通过总线或其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。

存储器620作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的基于波束分合的mMTC切片的接入容量管控方法对应的程序指令/模块(例如，接入容量管控系统中的信令接收模块510、状态估计模块520、参数确定模块530和容量控制模块540)。处理器610通过运行存储在存储器620中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备/终端/服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的基于波束分合的mMTC切片的接入容量管控方法。

存储器620可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器620可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器620可进一步包括相对于处理器610远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备/终端/服务器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置630可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备/终端/服务器的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置640可包括显示屏等显示设备。通信装置650可以包括：天线等信号收发设备。

实施例七

本发明实施例七还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种基于波束分合的mMTC切片的接入容量管控方法，该方法包括：接收mMTC设备发送的随机接入信令，获得mMTC切片内每个波束在当前决策周期内的空闲的随机接入机会数目；通过所述mMTC切片基于各所述波束在当前决策周期内的随机接入配置信息和所述空闲的随机接入机会数目，估计各所述波束在预测周期内的随机接入状态估计值；通过所述mMTC切片根据所述随机接入状态估计值确定波束分合配置参数；根据所述波束分合配置参数进行波束分合得到目标波束，并配置所述mMTC切片内的波束参数，以控制所述mMTC切片在预测周期内的总随机接入容量。

当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的基于波束分合的mMTC切片的接入容量管控方法中的相关操作。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

值得注意的是，上述接入容量管控系统的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。