[發(fā)明專利]一種等數(shù)據(jù)塊傳輸速率下利用D2D協(xié)作通信的帶有公平性和節(jié)能效果的數(shù)據(jù)分發(fā)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510020755.2
• 申請(qǐng)日: 2015-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN104581868B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳遠(yuǎn);陳佳超;何艷飛;錢麗萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W40/10
• 分類號(hào): H04W40/10;H04W40/22;H04W52/02
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及D2D通信領(lǐng)域中，尤其是一種等數(shù)據(jù)塊傳輸速率下利用D2D協(xié)作通信的帶有公平性和節(jié)能效果的數(shù)據(jù)分發(fā)方法。

背景技術(shù)

隨著移動(dòng)端設(shè)備的快速普及，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息的需求也越來越大，正是在這樣的背景下，有限的通信資源也面臨著越來越大的壓力，由此當(dāng)用戶終端之間足夠近時(shí)基于D2D通信的通信模式有著越來越廣闊的發(fā)展背景，尤其在提高資源利用率方面更加值得期待。利用D2D協(xié)作通信的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)人們有共同需求數(shù)據(jù)塊的分發(fā)，是一種十分有效并且高效的通信模式，這種模式更加符合當(dāng)前所面臨的通信資源緊缺困境的解決需求。但是如何基于這種通信模式設(shè)計(jì)一套行之有效的解決方案，是我們需要解決的問題。因此，本發(fā)明研究如何兼顧用戶公平性原則實(shí)現(xiàn)在等數(shù)據(jù)塊傳輸速率下利用D2D協(xié)作通信實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶需求數(shù)據(jù)塊的分發(fā)，并相較于用戶各自從基站下載所需數(shù)據(jù)塊的方式達(dá)到節(jié)能效果，是十分有意義的。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服傳統(tǒng)通信模式缺乏對(duì)資源的高效利用以及能耗較大的不足，本發(fā)明提供一種資源利用高效、能耗較小的等數(shù)據(jù)塊傳輸速率下利用D2D協(xié)作通信的帶有公平性和節(jié)能效果的數(shù)據(jù)分發(fā)方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種等數(shù)據(jù)塊傳輸速率下利用D2D協(xié)作通信的帶有公平性和節(jié)能效果的數(shù)據(jù)分發(fā)方法：所述數(shù)據(jù)分發(fā)方法包括：

(1)在系統(tǒng)內(nèi)有個(gè)用戶，N為總用戶數(shù)，個(gè)數(shù)據(jù)塊，K為總數(shù)據(jù)塊個(gè)數(shù)，其中，數(shù)據(jù)塊k的需求用戶群為Ω^k，數(shù)據(jù)塊k的傳輸時(shí)間為x^k，數(shù)據(jù)塊k的大小為L(zhǎng)^k，用戶i所需要的數(shù)據(jù)塊集合為U_i，基于D2D的協(xié)作通信方式完成對(duì)需求用戶的數(shù)據(jù)傳輸，基站需要在單個(gè)時(shí)間片T內(nèi)完成對(duì)K個(gè)數(shù)據(jù)塊的發(fā)送，在數(shù)據(jù)分發(fā)之前將數(shù)據(jù)塊k的傳輸時(shí)間x^k均分為S份每份傳輸時(shí)間為v^k，滿足有節(jié)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(shí)間，直至用戶可用能量耗盡或者不滿足發(fā)送條件，最終確定被選為中繼的用戶對(duì)數(shù)據(jù)塊k的中繼時(shí)間為基站開始數(shù)據(jù)發(fā)送之后，被選為中繼的用戶在時(shí)間內(nèi)接收來自基站數(shù)據(jù)塊k的同時(shí)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(shù)據(jù)塊的傳輸時(shí)間x^k在經(jīng)過所有可選用戶中繼之后仍有剩余，即則的傳輸時(shí)間由基站直接對(duì)用戶廣播發(fā)送數(shù)據(jù)完成；針對(duì)該問題，所述數(shù)據(jù)塊傳輸時(shí)間x^k具體由以下步驟獲得：

步驟1.1：基站在單個(gè)時(shí)間片T內(nèi)對(duì)K個(gè)數(shù)據(jù)塊的傳輸速率R^k都相等，因此，對(duì)于數(shù)據(jù)塊k的傳輸速率R^k有，其中，k表示數(shù)據(jù)塊集合中的第k個(gè)數(shù)據(jù)塊，R^k表示數(shù)據(jù)塊k的傳輸速率，L^k表示數(shù)據(jù)塊k的大小，T表示單個(gè)時(shí)間片長(zhǎng)度；

步驟1.2：對(duì)于數(shù)據(jù)塊k，根據(jù)步驟1.1所獲得的傳輸速率R^k，其傳輸時(shí)間x^k有，其中，x^k表示數(shù)據(jù)塊k的傳輸時(shí)間；

(2)根據(jù)(1)所述的方法，針對(duì)所述被選為中繼的用戶在時(shí)間中接收來自基站數(shù)據(jù)塊k的同時(shí)立即廣播給與該中繼用戶處于同一用戶群Ω^k內(nèi)他用戶的過程，考慮基于D2D協(xié)作通信實(shí)現(xiàn)該過程的限制條件，所述限制條件包括以下內(nèi)容：

用戶i作為數(shù)據(jù)塊k的中繼用戶時(shí)間不能超過數(shù)據(jù)塊k的傳輸時(shí)間x^k，即：

用戶i在完成對(duì)數(shù)據(jù)塊k的中繼轉(zhuǎn)發(fā)和接收所需數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)塊k進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)所需功率為對(duì)應(yīng)能耗為用戶i為接收數(shù)據(jù)塊k所需接收功率為對(duì)應(yīng)能耗為因此即：

用戶i在作為數(shù)據(jù)塊k的中繼用戶時(shí)發(fā)送功率不能超過其最大發(fā)送功率否則用戶i不能被選作中繼，即：

其中，函數(shù)

在上述限制條件中，各參數(shù)定義如下：

i：用戶i；

q_i：用戶i正在發(fā)送數(shù)據(jù)塊時(shí)的電路功耗；

R^k：數(shù)據(jù)塊k的傳輸速率；

x^k：數(shù)據(jù)塊k的傳輸時(shí)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(shù)據(jù)塊k過程中的接收功率；