[發明專利]一種等數據塊傳輸時間下利用D2D協作通信的帶有公平性和節能效果的數據分發方法

有效

• 申請號: 201510020752.9
• 申請日: 2015-01-15
• 公開（公告）號: CN104581867B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 吳遠;陳佳超;何艷飛;錢麗萍
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04W40/22;H04W52/02
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司33241
• 代理人: 王利強

1.一種等數據塊傳輸時間下利用D2D協作通信的帶有公平性和節能效果的數據分發方法，其特征在于：所述數據分發方法包括以下步驟：

(1)在基于D2D的通信網絡中，有個用戶，N為總用戶數， 個數據塊，K為總數據塊個數，其中，數據塊k的需求用戶群為Ω^k， 數據塊k的傳輸時間為x^k，數據塊k的大小為L^k，數據塊k的單位傳輸時間為v^k，數據塊的均分份數為S，用戶i所需要的數據塊集合為U_i，基站需要在單個時間片T內完成對K個數據塊的發送，在數據分發之前將數據塊k的傳輸時間x^k均分為S份每份傳輸時間為v^k，滿足有節能效果條件的中繼用戶按順序判斷是否滿足傳輸v^k的時間，直至用戶可用能量耗盡或者不滿足發送條件，最終確定被選為中繼的用戶對數據塊k的中繼時間為基站開始數據發送之后，被選為中繼的用戶在時間內接收來自基站數據塊k的同時立即廣播給與該中繼用戶處于同一用戶群Ω^k的其他用戶，最后，若數據塊k的傳輸時間x^k在經過所有可選用戶中繼之后仍有剩余，即則的傳輸時間由基站直接對用戶廣播發送數據完成；所述數據塊傳輸時間x^k具體由以下步驟獲得：

步驟1.1：基站在單個時間片T內對K個數據塊的傳輸時間都相等，因此，對于數據塊k的傳輸時間x^k有，其中，x^k表示數據塊k的傳輸時間，k表示數據塊集合中的第k個數據塊，K表示數據塊的總個數，T表示單個時間片長度；

步驟1.2：對于數據塊k，根據步驟1.1所獲得的傳輸時間x^k，其傳輸速率R^k有， 其中，R^k表示數據塊k的傳輸速率，L^k表示數據塊k的大小；

(2)根據(1)所述的方法，針對所述被選為中繼的用戶在時間中接收來 自基站數據塊k的同時立即廣播給與該中繼用戶處于同一用戶群Ω^k內他用戶的過程，考慮基于D2D協作通信實現該過程的限制條件，所述限制條件包括以下內容：

用戶i作為數據塊k的中繼用戶時間不能超過數據塊k的傳輸時間x^k，即：

用戶i在完成對數據塊k的中繼轉發和接收所需數據過程中的能量不能超過其可用能量其中用戶i為其所需要的數據塊k進行轉發所需功率為 對應能耗為用戶i為接收數據塊k所需接收功率為對應能耗為因此即：

用戶i在作為數據塊k的中繼用戶時發送功率不能超過其最大發送功率否則用戶i不能被選作中繼，即：

其中，函數

在上述限制條件中，各參數定義如下：

i：用戶i；

q_i：用戶i正在發送數據塊時的電路功耗；

R^k：數據塊k的傳輸速率；

x^k：數據塊k的傳輸時間；

n：信道背景噪聲；

g_ij：用戶i與用戶j之間的信道增益；

用戶i接收數據塊k過程中的接收功率；

用戶i被選為中繼后對于數據塊k的發送時間；

用戶i最大可用能量；

用戶i最大發送功率；

Ω^k：對于數據塊k有需求的用戶集合；

U_i：用戶i需求的數據塊集合；

根據所述限制條件，在(1)中所述方法給定數據塊傳輸時間下，選擇用戶作為中繼的同時還要兼顧到對數據塊k需求的用戶群中的每個用戶的公平性，使得能耗盡可能的均分到滿足中繼條件的用戶中去，即在達到節能效果的前提下，盡可能多的選擇用戶作為中繼對屬于集合Ω^k的其他用戶進行數據塊k的分發，步驟包括：

步驟2.1：令tR^k＝x^k，w＝0，其中，tR^k表示完成數據塊k完成傳輸的剩余傳輸時間，ER_i表示用戶i的剩余可用能量，w表示θ個中的i,k對應ER_i＝0、tR^k＝0或用戶i不滿足發送功率的個數；

步驟2.2：在考慮數據塊傳輸速率以及包括基站到用戶、用戶到用戶在內信道環境因素下，定義變量計算對于所有數據塊k對應屬于集合Ω^k內所有用戶下的

步驟2.3：將步驟2.2中計算的所有從小到大進行排序，具體如下：

其中，表示從小到大排列第 個，其中，θ表示的個數；

步驟2.4：將數據塊k傳輸時間x^k均分成S份，即令其中，v^k表示數據塊k的單位傳輸時間片，S表示數據塊傳輸時間x^k的均分份數；

步驟2.5：若θ＝0，則跳至步驟2.8；否則令l＝1，其中，l表示當前序號；

步驟2.6：對于步驟2.3得到的根據中的i,k得到對應的ER_i和tR^k，判斷若ER_i＝0，tR^k＝0，則w＝w+1跳至步驟2.7；否則判斷同時 若是，則tR^k＝tR^k-v^k，若否，則w＝w+1跳至步驟2.7；

步驟2.7：若w＝θ，則跳至步驟2.8，否則令l＝l+1，若l>θ，則令l＝1,w＝0并跳至步驟2.6，否則直接跳至步驟2.6；

步驟2.8：對于數據塊k，若仍有的傳輸時間剩余，則剩余傳輸時間由基站直接進行廣播；

步驟2.9：輸出：用戶i對數據塊k的傳輸時間