CN110225568B - 非正交多址下基于能耗最低的mtc网关选择方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种非正交多址下基于能耗最低的MTC网关选择方法及设备，所述方法包括：初始化未使用的子载波，获取请求上行数据传输业务的MTCD集合，以及MTCG集合；获取每个MTCD的业务请求信息和信道信息；获取每个MTCG的业务请求信息、信道信息；获取各MTCD和各MTCG之间的信道增益；根据MTCD的总能耗为每个MTCD选择接入的MTCG或者为每个MTCD直接和基站建立连接，并为每个MTCD分配传输功率以及传输时间。本发明对于机器类通信场景中MTCD数量较大，各个MTCD选择方式不同会带来较大的能耗差异的情况，可以有效降低MTCD的总能耗，节省各个MTCD的电能，延长MTCD电池的使用时间。

Description

非正交多址下基于能耗最低的MTC网关选择方法及设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种非正交多址下基于能耗最低的MTC网关选择方法及设备。

背景技术

机器类通信MTC(Machine Type Communication)不仅仅是5G通信中的一部分，也是物联网的重要组成部分，能够在不经人为干预的情况下让机器之间通过网络实现数据的交互。MTC有很广泛的市场前景，涵盖了智能交通、智慧城市、智慧家居、智慧电表和工业控制等方面。MTC通信在移动市场情景中具有良好的经济价值和战略意义，但是机器类通信设备MTCD(Machine Type Communication Device)数量以及产生的数据流量呈指数增长，这些给电信运营商带来巨大的机遇和挑战。蜂窝网络***被认为是广泛提供MTC应用的重要解决方案，它们的存在不仅仅降低了网络安装的成本，而且提供了广泛的覆盖和移动支持，现有的研究以及产业界都普遍认为蜂窝网络是部署机器类通信网络的有效载体。MTC设备的部署将产生很多不同于传统通信形式的数据流量，并且在延迟、可靠性、能耗和安全隐私等方面具有不同于以往蜂窝网络通信的要求。而现有的蜂窝***主要服务来自人对人H2H(Human to Human)通信的业务，通常以在下行链路上具有高质量通信需求的业务为主，而MTC应用通常是大量MTC设备在上行链路上生成数据量小而且不频繁产生的数据包。大规模MTCD的部署将产生大量的信令和数据，这会导致网络的拥塞。此外，MTCD和H2H设备也有着很大的区别，大多数MTC设备价格低廉、计算能力较差，并且很多时候不易充电，但是MTCD的数量十分庞大，这些独特的功能都为基于蜂窝网络的MTCD的部署带来了挑战。

MTCD可以与基站建立直连链路进行通信，在这方面与传统的用户设备UE(UserEquipment)和基站之间建立连接有相似之处，但是由于MTC网络中MTCD数量较大，会在某些条件下出现大量的MTCD同时向基站发送业务请求的情况，而基站的处理能力是有限的，在这种情况下容易导致信令拥塞，为了应对这一挑战，3GPP提出，通过部署机器类通信网关MTCG(MachineType Communication Gateway)，令MTCD通过中继网关间接连接到基站，这样可以减少MTCD与基站之间的信令开销。在这种场景下，MTCG服务的MTCD组成为一个MTCD簇，其中MTCD既可以选择通过网关辅助传输数据到基站，也可以直接上传数据到基站。MTCG服务的MTC设备组的网络管理问题可以由MTCG来处理，并由基站进行统一管理。作为MTCG的设备可以是智能手机，也可以是小型基站或者MTCD。MTCG可以从一组MTCD簇收集数据，然后通过蜂窝网络的上行链路将数据转发到基站。

MTCG的部署使得网络拓扑更加复杂，也带来了一些新的问题，比如说如何为MTCD选择合适的网关，以及如何为MTCD分配传输数据的时隙资源和功率资源。为每个设备选择网关的步骤不应该仅仅考虑其服务质量需求，还需要考虑功耗问题，这是因为MTCD具有功耗低不易充电的特点，所以为每个设备选择既能保证服务质量需求，又能够节省功耗的传输方式十分重要。

现有技术中，针对降低MTCG辅助MTCD传输数据步骤能耗的方案，主要集中在通过正交多址OMA(Orthogonal MultipleAccess)或者非正交多址NOMA(Non-OrthogonalMultiple Access)的方式分配时隙资源和功率资源来使能耗尽可能降低，既没有考虑为MTCD选择不同MTCG会引起较大能耗差异的情况，也没有综合考虑MTCD直接上传数据到基站可能更加节省功耗的情况。在MTCD设备数量较少的情况下，对于选择不同的MTCG或者基站频段，能耗的差别较小，而通常情况下机器类通信场景中MTCD数量较大，不同的选择方式就会带来较大的能耗差异，这对于MTCD低能耗的需求是很不利的。

因此现在亟需一种非正交多址下基于能耗最低的MTC网关选择方案来解决上述问题。

发明内容

本发明实施例提供一种非正交多址下基于能耗最低的MTC网关选择方法及设备，用以解决现有技术中机器类通信场景中MTCD数量较大，各个MTCD不同的选择方式就会带来较大的能耗差异的情况，可以有效降低MTCD的总能耗，节省各个MTCD的电能，延长MTCD电池的使用时间。

本发明实施例提供一种非正交多址下基于能耗最低的MTC网关选择方法，包括：

初始化未使用的子载波，获取请求上行数据传输业务的MTCD集合，以及MTCG集合；

获取每个MTCD的业务请求信息和信道信息；获取每个MTCG的业务请求信息、信道信息；获取各MTCD和各MTCG之间的信道增益；

根据MTCD的总能耗为每个MTCD选择接入的MTCG或者为每个MTCD直接和基站建立连接，并为每个MTCD分配传输功率以及传输时间。

进一步，获取每个MTCD的业务请求信息和信道信息；获取每个MTCG的业务请求信息、信道信息；获取各MTCD和各MTCG之间的信道增益，包括：

分别获取有上行数据业务请求的MTCD到基站的信道增益的大小，以及各MTCD到各MTCG的信道增益大小；

分别获取每个MTCD请求上传到基站的数据量，以及每个MTCG产生并请求上传的数据量。

进一步，根据MTCD的总能耗为每个MTCD选择接入的MTCG或者为每个MTCD直接和基站建立连接，并为每个MTCD分配传输功率以及传输时间，包括：

为所有的MTCD进行预排序；

为预排序后的每个MTCD选择合适的MTCG，每个MTCD通过以非正交多址的方式发送数据到MTCG；

MTCG将数据发送到基站，或者为MTCD选择频段，直接以非正交多址的方式上传数据到基站。

进一步，获取信道增益的步骤包括：

基于每个用户的信道状态信息计算出不同通信设备之间的信道增益。

进一步，为所有的MTCD进行预排序，包括：

对所有请求上传数据业务的MTCD进行预排序，并将排序后的MTCD放入一个新的集合，从该集合中依次为每个MTCD分配MTCG或者和基站直接连接的频段。

进一步，为预排序后的每个MTCD选择合适的MTCG，并通过以非正交多址的方式发送数据到MTCG，包括：

依次为每个MTCG和基站，选择使信道状态信息最好的一个MTCD；将选择的MTCD分别放入新的预排序集合中，重复该步骤，直到为所有的MTCD进行了预排序。

进一步，为预排序后的每个MTCD选择合适的MTCG，通过以非正交多址的方式发送数据到MTCG，进一步包括：

依次为预排序后的MTCD分配MTCG或者和基站直接连接的频段，每次分配的步骤中，都考虑该MTCD对于***中所有MTCD能耗的影响，以对***能耗影响最小的方式作为该MTCD上传数据的方式。

进一步，为预排序后的每个MTCD选择合适的MTCG，通过以非正交多址的方式发送数据到MTCG，进一步包括：

为每个MTCD分配MTCG或者每个MTCD和基站直接连接的频段的步骤中，需要计算该MTCD选择不同MTCG情况下的能耗，也需要计算该MTCD选择和基站直接连接的不同频段情况下的能耗，然后选择一种对于***中MTCD总能耗影响最小的一个MTCG或者和基站直接连接的频段。

进一步，为预排序后的每个MTCD选择合适的MTCG，通过以非正交多址的方式发送数据到MTCG，进一步还包括：

计算MTCD选择MTCG传输数据情况下的能耗步骤中，首先为MTCD计算传输的时间，然后计算传输的功率，并判断是否有MTCD的传输功率超过最大功率限制的情况，如果有传输功率超过最大功率限制的情况，则该MTCD不能选择该MTCG；

计算MTCD选择和基站直接连接的频段情况下，需要计算MTCD的传输功率，并判断是否有MTCD的传输功率超过最大功率限制的情况，如果有传输功率超过最大功率限制的情况，则该MTCD不能选择该基站频段。

本发明实施例提供一种MTC网关选择设备，包括：

第一获取模块，用于初始化未使用的子载波，获取请求上行数据传输业务的MTCD集合，以及MTCG集合；

第二获取模块，用于获取每个MTCD的业务请求信息和信道信息；获取每个MTCG的业务请求信息、信道信息；获取各MTCD和各MTCG之间的信道增益；

选择模块，用于根据MTCD的总能耗为每个MTCD选择接入的MTCG或者为每个MTCD直接和基站建立连接，并为每个MTCD分配传输功率以及传输时间。

本发明实施例提供的一种非正交多址下基于能耗最低的MTC网关选择方法及设备，所述方法包括：初始化未使用的子载波，获取请求上行数据传输业务的MTCD集合，以及MTCG集合；获取每个MTCD的业务请求信息和信道信息；获取每个MTCG的业务请求信息、信道信息；获取各MTCD和各MTCG之间的信道增益；根据MTCD的总能耗为每个MTCD选择接入的MTCG或者为每个MTCD直接和基站建立连接，并为每个MTCD分配传输功率以及传输时间。本发明对于机器类通信场景中MTCD数量较大，各个MTCD不同的选择方式就会带来较大的能耗差异的情况，可以有效降低MTCD的总能耗，节省各个MTCD的电能，延长MTCD电池的使用时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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1为本发明非正交多址下基于能耗最低的MTC网关选择方法实施例流程图；

图2为本发明非正交多址下基于能耗最低的MTC网关选择方法中MTCD上传数据过程的实施例示意图；

图3为本发明非正交多址下基于能耗最低的MTC网关选择方法装置实施例结构示意图；

图4为本发明一种电子设备实施例结构示意图

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作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。

图1为本发明一种非正交多址下基于能耗最低的MTC网关选择方法的流程图。下面结合附图对本发明的具体实施例进行清楚完整地描述。显然所描述的实施例仅仅是本申请的部分实施例，本发明亦可通过其他不同的具体实施例加以实施或应用。如图1，非正交多址下基于能耗最低的MTC网关选择方法整体包括以下步骤。

步骤110，初始化未使用的子载波，获取请求上行数据传输业务的MTCD集合，以及MTCG集合。

步骤120，获取每个MTCD的业务请求信息和信道信息；获取每个MTCG的业务请求信息、信道信息；获取各MTCD和各MTCG之间的信道增益。

步骤130，根据MTCD的总能耗为每个MTCD选择接入的MTCG或者为每个MTCD直接和基站建立连接，并为每个MTCD分配传输功率以及传输时间。

图2是本发明的网关选择方案中MTCD选择不同方式接入的示意图。如图所示，在一个单基站单小区***中，有一些可作为MTCG的普通蜂窝用户(UE)，每个UE也会产生各自需要上传到基站的数据，每个UE单独使用一个频段。由于通常情况下UE较容易充电，而MTCD不易充电，所以在本发明中只考虑MTCD的能耗，不考虑UE的能耗。***中同时存在一些MTCD，这些MTCD需要将自己产生的数据上传至基站，并且他们的接入优先级相同，他们可以使用MTCD专用频段和基站建立直连，以功率域非正交多址(NOMA)的方式将数据传输到基站，也可以把数据先传输给MTCG，传输形式也是功率域NOMA的方式，然后MTCG再将自己产生的数据和接收到的MTCD的数据一起上传到基站。

本发明实施例提供一种MTC网关选择方法，此方法包括：基站获取MTCD和MTCG的信道状态信息，为MTCD选择合适的MTCG或者和基站直接建立连接的频段，然后为每个MTCG下分配的MTCD选择发射功率以及传输时间，再为和基站直接建立连接的每个频段下分配的MTCD选择合适的发射功率。此方法对于机器类通信场景中MTCD数量较大，各个MTCD选择方式不同就会带来较大的能耗差异的情况，可以有效降低MTCD的总能耗，节省各个MTCD的电能，延长MTCD电池的使用时间。

图3为本发明实施例非正交多址下基于能耗最低的MTC网关选择方法具体流程示意图。

本发明实施例非正交多址下基于能耗最低的MTC网关选择方法主要流程如下：

步骤1，基站掌握所有MTCD和作为MTCG的UE的位置信息、相互之间的信道状态信息以及每个设备需要传输的数据量。

步骤2，假设在时间T内，***中有N个作为MTCG的UE用户，分别占用了N个带宽都为B，并且相互正交的频段资源。***中同时有M个需要上传数据到基站的MTCD，这些MTCD的接入优先级相同。其中P_m,max是MTCD的最大发射功率限制，P_u,max是MTCG的最大发射功率限制。

步骤3，为M个MTCD编号，按照编号从小到大排序并放入集合Set_MTCD。

步骤4，为N个MTCG编号，按照编号从小到大排序并放入集合Set_MTCG。并定义N个空格集合{S₁,S₂,…S_N}，分别代表了每个MTCG下接入的MTCD设备组，下面会为这个集合分配MTCD。

步骤5，为MTCD可以直接和基站建立连接的k个频带编号，并定义k个空集合{Y₁,Y₂,…Y_k}，分别代表了选择这些频段接入的MTCD设备组，下面会为这个集合分配MTCD。

步骤6，为MTCD进行预排序，分组的结果放入集合A，分组的步骤如下。

步骤7，每个MTCG依次从集合Set_MTCD中选择和自己之间信道增益最高的一个MTCD，每选择一个MTCD便将其从集合Set_MTCD中去除，并将其放入集合A中其他MTCD的后面。如果在执行的步骤中Set_MTCD集合为空，则直接执行步骤10。

步骤8，从集合Set_MTCD中选择和基站之间信道增益最好的k个MTCD，并将其从集合Set_MTCD中去除，然后放入集合A中其他MTCD的后面。如果在执行的步骤中Set_MTCD集合为空，则直接执行步骤10。

步骤9，重复步骤7-8。

步骤10，为MTCD预排序完毕后，再为集合A中已经分组的MTCD选择接入的MTCG或者基站，选择步骤为：

步骤11，初始化N+k个中间变量：E_m,1(S₁),E_m,2(S₂),…E_m,N(S_N),E_B,1(Y₁),E_B,1(Y₂),…E_B,k(Y_k)，这些中间变量的初始值都为0。其中E_m,i(S_i)代表了第i个MTCG辅助传输数据的MTCD设备组S_i的总能耗，E_B,j(Y_j)代表了第j个可以直接和基站建立连接的频段上的MTCD设备组Y_j的总能耗。在为每个MTCD选择网关或者基站频段之前，集合S_i和Y_j也都为空集合。

步骤12，从集合A中选择第一个MTCD，将它命名为设备q，并获取已分配的MTCD设备组的能耗E_m,₁(S₁),E_m,2(S₂),…E_m,N(S_N),E_B,1(Y₁),E_B,1(Y₂),…E_B,k(Y_k)。

步骤13，计算设备q分别选择不同MTCG情况下的能耗，以选择其中一个MTCG的情况下的计算方式作为例子。下面介绍设备q选择的i个MTCG情况下的能耗计算方法：

步骤14，在设备q选择第i个MTCG的情况下，将设备q和集合S_i一起考虑，然后将集合S_i∪q中的MTCD按照和第i个MTCG信道增益从小到大排序。

步骤15，由于在本发明中，作为MTCG的UE通常较为容易充电，所以本发明中不考虑节省MTCG的能耗，只考虑节省MTCD的能耗。计算第i个MTCG辅助的MTCD输数据的时间T_m,i，计算方法为：

其中L_u,i表示MTCG本身需要上传到基站的数据量，

表示选择第i个MTCG的各个MTCD的数据量之和，|h_u,i|²表示该MTCG和基站之间的信道增益，P_u,max表示MTCG的最大发射功率，σ²表示高斯白噪声，B表示带宽，T表示MTCD上传到基站步骤的总时间，card(S_i∪q)表示集合中元素个数。

步骤16，计算集合S_i∪q中各个MTCD的发射功率，看是否有超过最大发射功率限制P_u,max的情况，如果有，则表明设备q不能选择该MTCG，各MTCD发射功率的计算方法为：

步骤17，计算第i个MTCG下各MTCD的能耗之和，计算方式为：

如果设备q不能接入第i个MTCG，则设置为无穷大：

E_m,i(S_i∪q)＝+∞

步骤18，按照步骤14-17，计算出设备q加入每个MTCG情况下的能耗E_m,_i(S_i∪q)。

步骤19，下面计算设备q和基站直接建立连接情况下选择不同频段的能耗：

步骤20，在设备q选择第j个和基站直接连接的频段情况下，将设备q和集合Y_j一起考虑，然后将集合Y_j∪q中的MTCD按照和基站的信道增益从小到大排序。

步骤21，计算集合Y_j∪q中各个MTCD的发射功率，如果其中有超过最大功率限制P_m,max的，则设备q不能选择该频段，各MTCD发射功率的计算方法为：

其中，|h_B,j,m|²表示MTCD和基站之间的信道增益，L_B,j,m表示该MTCD需要上传的数据量。

步骤22，计算直接和基站建立连接的第j个频段上各MTCD的能耗之和，计算公式为：

步骤23，重复步骤20-22，计算出设备q分别选择每个和基站直接连接的频段的下的能耗E_B,j(Y_j∪q)。

步骤24，为设备q选择接入的MTCG编号或者和基站直接连接的频段编号x，并把设备q从集合A中去除。如果x为MTCG的编号，则放入对应编号下的MTCD设备组所在集合：S_x＝S_x∪q，如果为和基站直接连接的频段编号，则Y_x＝Y_x∪q。选择编号的计算方式为：

x＝arg(min{(E_m,i(S_i∪q)-E_m,i(S_i)),(E_B,j(Y_j∪q)-E_B,j(Y_j))}，i∈(0,N]，j∈(0,k])其中x表示选择的编号。如果计算出所有的或者均为无穷大，则表明设备q无法接入，同样把设备q从集合A中去除。

步骤25，按照步骤17或者步骤22的计算方法更新设备q选择加入的MTCD设备组的能耗。

步骤26，重复步骤12-25，直到集合A为空为止，并输出分别选择N个MTCG的设备组{S₁,S₂,…S_N}，并根据步骤15和步骤16的计算方式为每个MTCD分配传输时间和传输功率。输出分别选择k个和基站直接建立连接的设备组{Y₁,Y₂,…Y_k}，并根据步骤25的计算方式为每个MTCD分配传输功率。

步骤27，在整个步骤中没有在当前时间T内接入的MTCD，可以重新选择下一段时间请求接入。

在本发明任意上述实施例的基础上，提供一种非正交多址下基于能耗最低的MTC网关选择设备，包括：

第一获取模块，用于初始化未使用的子载波，获取请求上行数据传输业务的MTCD集合，以及MTCG集合；

第二获取模块，用于获取每个MTCD的业务请求信息和信道信息；获取每个MTCG的业务请求信息、信道信息；获取各MTCD和各MTCG之间的信道增益；

选择模块，用于根据MTCD的总能耗为每个MTCD选择接入的MTCG或者为每个MTCD直接和基站建立连接，并为每个MTCD分配传输功率以及传输时间。

图2是本发明的网关选择方案中MTCD选择不同方式接入的示意图。如图所示，在一个单基站单小区***中，有一些可作为MTCG的普通蜂窝用户(UE)，每个UE也会产生各自需要上传到基站的数据，每个UE单独使用一个频段。由于通常情况下UE较容易充电，而MTCD不易充电，所以在本发明中只考虑MTCD的能耗，不考虑UE的能耗。***中同时存在一些MTCD，这些MTCD需要将自己产生的数据上传至基站，并且他们的接入优先级相同，他们可以使用MTCD专用频段和基站建立直连，以功率域非正交多址(NOMA)的方式将数据传输到基站，也可以把数据先传输给MTCG，传输形式也是功率域NOMA的方式，然后MTCG再将自己产生的数据和接收到的MTCD的数据一起上传到基站。

本发明实施例提供一种MTC网关选择设备，此设备包括：第一获取模块，用于初始化未使用的子载波，获取请求上行数据传输业务的MTCD集合，以及MTCG集合；第二获取模块，用于获取每个MTCD的业务请求信息和信道信息；获取每个MTCG的业务请求信息、信道信息；获取各MTCD和各MTCG之间的的信道增益；选择模块，用于根据MTCD的总能耗为每个MTCD选择接入的MTCG或者每个MTCD直接和基站建立连接，并为每个MTCD分配传输功率以及传输时间。此设备对于机器类通信场景中MTCD数量较大，各个MTCD不同的选择方式就会带来较大的能耗差异的情况，可以有效降低MTCD的总能耗，节省各个MTCD的电能，延长MTCD电池的使用时间。

图4示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)410、通信接口(Communications Interface)420、存储器(memory)430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行如下方法：初始化未使用的子载波，获取请求上行数据传输业务的MTCD集合，以及MTCG集合；获取每个MTCD的业务请求信息和信道信息；获取每个MTCG的业务请求信息、信道信息；获取各MTCD和各MTCG之间的的信道增益；根据MTCD的总能耗为每个MTCD选择接入的MTCG或者每个MTCD直接和基站建立连接，并为每个MTCD分配传输功率以及传输时间。

此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上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，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可以实现上述各实施例提供的传输方法，例如：初始化未使用的子载波，获取请求上行数据传输业务的MTCD集合，以及MTCG集合；获取每个MTCD的业务请求信息和信道信息；获取每个MTCG的业务请求信息、信道信息；获取各MTCD和各MTCG之间的信道增益；根据MTCD的总能耗为每个MTCD选择接入的MTCG或者为每个MTCD直接和基站建立连接，并为每个MTCD分配传输功率以及传输时间

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述分离部件说明的单元可以是也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述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ROM/RAM、磁碟、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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种MTC网关选择方法，其特征在于，包括：

初始化未使用的子载波，获取请求上行数据传输业务的MTCD集合，以及MTCG集合；

获取每个MTCD的业务请求信息和信道信息；获取每个MTCG的业务请求信息、信道信息；获取各MTCD和各MTCG之间的信道增益；

根据MTCD的总能耗为每个MTCD选择接入的MTCG或者为每个MTCD直接和基站建立连接，并为每个MTCD分配传输功率以及传输时间。

2.如权利要求1所述的MTC网关选择方法，其特征在于，获取每个MTCD的业务请求信息和信道信息；获取每个MTCG的业务请求信息、信道信息；获取各MTCD和各MTCG之间的信道增益，包括：

分别获取有上行数据业务请求的MTCD到基站的信道增益的大小，以及各MTCD到各MTCG之间的信道增益大小；

分别获取每个MTCD请求上传到基站的数据量，以及每个MTCG产生并请求上传的数据量。

3.如权利要求1所述的MTC网关选择方法，其特征在于，根据MTCD的总能耗为每个MTCD选择接入的MTCG或者为每个MTCD直接和基站建立连接，并为每个MTCD分配传输功率以及传输时间，包括：

为所有的MTCD进行预排序；

为预排序后的每个MTCD选择合适的MTCG，每个MTCD通过以非正交多址的方式发送数据到MTCG；

MTCG将数据发送到基站，或者为MTCD选择频段，直接以非正交多址的方式上传数据到基站。

4.如权利要求2所述的MTC网关选择方法，其特征在于，获取信道增益的步骤包括：

基于每个用户的信道状态信息计算出不同通信设备之间的信道增益。

5.如权利要求3所述的MTC网关选择方法，其特征在于，为所有的MTCD进行预排序，包括：

对所有请求上传数据业务的MTCD进行预排序，并将排序后的MTCD放入一个新的集合，从该集合中依次为每个MTCD分配MTCG或者和基站直接连接的频段。

6.如权利要求3所述的MTC网关选择方法，其特征在于，为预排序后的每个MTCD选择合适的MTCG，并通过以非正交多址的方式发送数据到MTCG，包括：

步骤S601:依次为每个MTCG和基站，选择使信道状态信息最好的一个MTCD；步骤S602：将选择的MTCD分别放入新的预排序集合中，重复步骤S601和步骤S602，直到为所有的MTCD进行了预排序。

7.如权利要求6所述的MTC网关选择方法，其特征在于，为预排序后的每个MTCD选择合适的MTCG，并通过以非正交多址的方式发送数据到MTCG，进一步包括：

依次为预排序后的MTCD分配MTCG或者和基站直接连接的频段，每次分配的步骤中，都考虑该MTCD对于***中所有MTCD能耗的影响，以对***能耗影响最小的方式作为该MTCD上传数据的方式。

8.如权利要求7所述的MTC网关选择方法，其特征在于，为预排序后的每个MTCD选择合适的MTCG，并通过以非正交多址的方式发送数据到MTCG，进一步包括：

为每个MTCD分配MTCG或者每个MTCD和基站直接连接的频段的步骤中，需要计算该MTCD选择不同MTCG情况下的能耗，也需要计算该MTCD选择和基站直接连接的不同频段情况下的能耗，然后选择一种对于***中MTCD总能耗影响最小的一个MTCG或者和基站直接连接的频段。

9.如权利要求8所述的MTC网关选择方法，其特征在于，为预排序后的每个MTCD选择合适的MTCG，并通过以非正交多址的方式发送数据到MTCG，进一步还包括：

计算MTCD选择MTCG传输数据情况下的能耗步骤中，首先为MTCD计算传输的时间，然后计算传输的功率，并判断是否有MTCD的传输功率超过最大功率限制的情况，如果有传输功率超过最大功率限制的情况，则该MTCD不能选择该MTCG；

计算MTCD选择和基站直接连接的频段情况下，需要计算MTCD的传输功率，并判断是否有MTCD的传输功率超过最大功率限制的情况，如果有传输功率超过最大功率限制的情况，则该MTCD不能选择该基站频段。

10.一种MTC网关选择设备，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于初始化未使用的子载波，获取请求上行数据传输业务的MTCD集合，以及MTCG集合；

第二获取模块，用于获取每个MTCD的业务请求信息和信道信息；获取每个MTCG的业务请求信息、信道信息；获取各MTCD和各MTCG之间的信道增益；

选择模块，用于根据MTCD的总能耗为每个MTCD选择接入的MTCG或者为每个MTCD直接和基站建立连接，并为每个MTCD分配传输功率以及传输时间。

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