[發明專利]一種基于分段的鏈路調度方法

有效

• 申請號: 201710975650.1
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107801173B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 李立英;彭紹秦;趙國棟
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04W4/70
• 分類號: H04W4/70;H04W72/08;H04L29/08
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，具體的說涉及一種基于分段的鏈路調度方法。

背景技術

隨著智能手機和平板電腦逐漸普及以及物聯網技術的不斷發展，無線視頻業務已經成為了無線數據流量的主要驅動力之一。數據流量的快速增長給現今的無線通信系統帶來了巨大的負擔，傳統的蜂窩通信系統已經不能適應當前海量移動業務需求。隨著移動終端計算能力和存儲空間的提升，基于蜂窩網絡的D2D(Device-to-Device)通信與緩存技術的結合構成的無線緩存網絡極大地緩解了大量流量帶來的通信壓力。

在D2D無線緩存網絡中，在終端緩存技術的輔助下，用戶終端可在通信非高峰期進行熱點視頻文件的提前緩存，用戶在發起文件請求時，可先在自己的緩存中檢索需求的文件內容，如果本地緩存找到該文件，則用戶可以直接讀取本地文件完成自我服務。同時，終端之間可以通過D2D傳輸技術進行互傳，用戶還可以在通信范圍內的終端緩存中檢索相應的請求文件，檢索成功后可建立D2D通信鏈路來服務請求終端。基于D2D通信，傳統的蜂窩網絡中鄰近用戶間可以建立D2D通信鏈路可以不經過基站(BS)中繼而直接進行數據互傳，從而大幅提高數據傳輸速率且大大地減少了傳輸延遲。由于D2D通信還可以復用其他用戶的資源，因此會進一步提高通信網絡的頻譜利用率。因此，研究D2D通信中的鏈路調度問題是至關重要的。

D2D無線緩存網絡的運作主要可以分為兩個階段，緩存階段和傳輸階段。而在傳輸階段中，用戶與用戶之間的鏈路傳輸的配對與調度的問題又是十分關鍵的，如果鏈路對的配對與調度進行得不理想，則會導致很多鏈路無法成功調度，用戶無法成功獲得自己想要的文件。

發明內容

本發明的目的是在保證QoS(Quality of Service)，即數據率不能低于一個閾值的基礎上，使得系統的總吞吐量最大化，針對上述問題，提出一種基于分段的鏈路調度方法。

本發明的技術方案如下：

本發明的技術方案如下：一種基于分段的鏈路調度方法，定義V＝{(u_t,u_r)|u_t∈U，u_r∈U，u_t≠u_r}為網絡中所有可能的D2D用戶對的集合，其中(u_t,u_r)代表u_t到u_r的D2D用戶對，u_t和u_r分別為發射機用戶和接收機用戶，U為N個用戶的集合U＝{u₁,u₂,…,u_N}。如果對于V中的鏈路對，滿足D2D通信條件，則把這些鏈路對叫做潛在鏈路，把這些鏈路構成的集合叫做潛在鏈路集，記為，S＝{(u_t,u_r)|(u_t,u_r)∈V，(u_t,u_r)滿足D2D通信條件}。

定義另一個二元變量表示D2D用戶對(u_t,u_r)的調度情況：

這樣，所有被調度鏈路的集合則為顯然有，即調度鏈路集是潛在鏈路集的子集。其鏈路調度方法包括以下步驟：

S1、BS收集所有用戶的請求文件和緩存文件信息，也就是f_r(u_i)和f_c(u_i)(i＝1,2,...,N)；

S2、BS對滿足D2D通信條件的用戶對，根據他們的請求文件和緩存文件給他們進行配對，得到潛在鏈路集S；

S3、如果有多個用戶緩存有某個用戶的請求文件時，只有最近的那個用戶可以作為他的發射機用戶來進行D2D傳輸。同理，如果有多個用戶請求某個用戶的緩存文件時，只給最近的那個用戶傳輸他所請求的文件，得到調度鏈路集L。

進一步的，因上述方案中每條調度D2D鏈路實際上還未進行調度，調度時可能存在很大的干擾，為了增加總的系統的吞吐量，控制干擾，分段的鏈路調度方法是設計了一個分段因子θ，它把調度周期和用戶文件庫分成兩段，使得所有的鏈路分別在這兩個時隙進行調度，以此來控制干擾。并且，對于那些速率不夠大到大于門限的鏈路，分段調度算法的處理方法是對這些鏈路逐一進行移除，而不是同時移除。具體來說，具有最小速率的鏈路將被逐一從調度鏈路集移除，直到所有的調度D2D鏈路的速率都是能夠接受的。所以本發明具體還包括以下步驟：