一種等數(shù)據(jù)塊傳輸速率下利用d2d協(xié)作通信的帶有節(jié)能效果的數(shù)據(jù)分發(fā)方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及D2D通信領域中，尤其是一種等數(shù)據(jù)塊傳輸速率下利用D2D協(xié)作通信 的帶有節(jié)能效果的數(shù)據(jù)分發(fā)方法。
【背景技術】
[0002] 隨著移動端設備的快速普及，人們對網(wǎng)絡數(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，由此當用戶終端之間足夠近時基 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)作通信的方式實現(xiàn)對人們有共同需求數(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計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) 明研究如何實現(xiàn)在等數(shù)據(jù)塊傳輸速率下利用D2D協(xié)作通信實現(xiàn)對用戶需求數(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)塊的方式達到節(jié)能效果，是十分有意義的。

【發(fā)明內容】

[0003] 為了克服傳統(tǒng)通信模式缺乏對資源的高效利用以及能耗較大的不足，本發(fā)明提供 一種資源利用效率較高、能耗較小的等數(shù)據(jù)塊傳輸速率下利用D2D協(xié)作通信的帶有節(jié)能效 果的數(shù)據(jù)分發(fā)方法。
[0004] 本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：
[0005] -種等數(shù)據(jù)塊傳輸速率下利用D2D協(xié)作通信的帶有節(jié)能效果的數(shù)據(jù)分發(fā)方法，所 述數(shù)據(jù)分發(fā)方法包括以下步驟：
[0006] (1)在系統(tǒng)內有，={1,2,···,iV}個用戶，N為總用戶數(shù)，X = {1,2, ?}個 數(shù)據(jù)塊，K為總數(shù)據(jù)塊個數(shù)，其中，數(shù)據(jù)塊k的需求用戶群為Qk，fc G π，數(shù)據(jù)塊k的傳 輸時間為xk，數(shù)據(jù)塊k的大小為Lk，用戶i所需要的數(shù)據(jù)塊集合為Ui?；贒2D的協(xié)作 通信方式下，基站需要在單個時間片T內完成對K個數(shù)據(jù)塊的發(fā)送，而被選為中繼的用戶 在時間內接收來自基站數(shù)據(jù)塊k的同時立即廣播給與該中繼用戶處于同一用戶群Qk 的其他用戶，最后，若數(shù)據(jù)塊的傳輸時間Xk在經(jīng)過所有可選用戶中繼之后仍有剩余，即
【主權項】
1. 一種等數(shù)據(jù)塊傳輸速率下利用D2D協(xié)作通信的帶有節(jié)能效果的數(shù)據(jù)分發(fā)方法，其特 征在于：所述數(shù)據(jù)分發(fā)方法包括以下步驟： ⑴在系統(tǒng)內有I= {1又…，iv}個用戶，n為總用戶數(shù)，咒=個數(shù)據(jù) 塊，K為總數(shù)據(jù)塊個數(shù)，其中，數(shù)據(jù)塊k的需求用戶群為Qk，fc￡尤，數(shù)據(jù)塊k的傳輸時間為xk，數(shù)據(jù)塊k的大小為Lk，用戶i所需要的數(shù)據(jù)塊集合為仏?；贒2D的協(xié)作通信方式下，基 站需要在單個時間片T內完成對K個數(shù)據(jù)塊的發(fā)送，而被選為中繼的用戶在時間內接收 來自基站數(shù)據(jù)塊k的同時立即廣播給與該中繼用戶處于同一用戶群的其他用戶，最后， 若數(shù)據(jù)塊的傳輸時間xk在經(jīng)過所有可選用戶中繼之后仍有剩余，即
的傳輸時間由基站直接對需求用戶廣播發(fā)送數(shù)據(jù)完成，針對該問題，所 述數(shù)據(jù)塊傳輸時間xk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(shù)據(jù)塊的傳輸速率Rk都相等，因此，對于數(shù)據(jù) 塊k的傳輸速率Rk有，
，其中，k表示數(shù)據(jù)塊集合X中的第k個數(shù)據(jù)塊，Rk表 示數(shù)據(jù)塊k的傳輸速率，Lk表示數(shù)據(jù)塊k的大小，T表示單個時間片長度； 步驟1.2 :對于數(shù)據(jù)塊k，根據(jù)步驟1. 1所獲得的傳輸速率Rk，其傳輸時間xk有，
3其中，xk表示數(shù)據(jù)塊k的傳輸時間； ⑵根據(jù)⑴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(shù)據(jù) 塊k的同時立即廣播給與該中繼用戶處于同一用戶群Qk內他用戶的過程，考慮基于D2D協(xié) 作通信實現(xiàn)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(shù)據(jù)塊k的中繼用戶時間不能超過數(shù)據(jù)塊k的傳輸時間xk，即：
用戶i在完成對數(shù)據(jù)塊k的中繼轉發(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^?1%，其中用戶i為其所需要的數(shù)據(jù)塊k進行轉發(fā)所需功率為
;用戶i為接 收數(shù)據(jù)塊k所需接收功率為/if，對應能耗為/if，因此即：
用戶i在作為數(shù)據(jù)塊k的中繼用戶時發(fā)送功率不能超過其最大發(fā)送功率P/11#，否則 用戶i不能被選作中繼，即：
在上述限制條件中，各參數(shù)定義如下：i:用戶i; qi:用戶i正在發(fā)送數(shù)據(jù)塊時的電路功耗； Rk:數(shù)據(jù)塊k的傳輸速率；xk:數(shù)據(jù)塊k的傳輸時間； n:信道背景噪聲； g":用戶i與用戶j之間的信道增益； M.?用戶i接收數(shù)據(jù)塊k過程中的接收功率； zf:用戶i被選為中繼后對于數(shù)據(jù)塊k的發(fā)送時間； Etmax:用戶i最大可用能量； 用戶i最大發(fā)送功率； Qk:對于數(shù)據(jù)塊k有需求的用戶集合； Ui:用戶i需求的數(shù)據(jù)塊集合； 根據(jù)所述限制條件，在（1)中所述方法給定數(shù)據(jù)塊傳輸時間下，選擇用戶作為中繼對 屬于集合Qk的其他用戶進行數(shù)據(jù)塊k的分發(fā)，步驟包括： 步驟2. 1 :在考慮數(shù)據(jù)塊傳輸速率以及包括基站到用戶、用戶到用戶在內信道環(huán)境因 素下，定義變量Mf，計算對于所有數(shù)據(jù)塊k對應屬于集合Qk內所有用戶下的; 步驟2. 2 :將步驟2. 1中計算的所有從小到大進行排序，具體如下：
I 步驟2. 3:令tRk=xk，
，其中，tRk表示完成數(shù)據(jù)塊k完 成傳輸?shù)氖Ｓ鄠鬏敃r間，￡氏表不用戶i的剩余可用能量； 步驟2. 4 :若0 = 0,則zf= 0,即數(shù)據(jù)塊k由基站直接進行廣播；否則令1 = 1，其中， 1表不當如
I序號； 步驟2. 5 :當1彡0時，跳至步驟2. 6 ;否則跳至步驟2. 8 ; 步驟2. 6 :對于步驟2. 5得到的
中的i，k得到對應的ERi和tRk，判斷若ERi= 0，tRk= 0,則跳至步驟2. 7， 否則令
步驟2. 7 :令1 = 1+1，跳至步驟2. 5 ; 步驟2. 8 :對于數(shù)據(jù)塊k，若仍有i
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(shù)據(jù)塊k的傳輸時間zf。
【專利摘要】一種等數(shù)據(jù)塊傳輸速率下利用D2D協(xié)作通信的帶有節(jié)能效果的數(shù)據(jù)分發(fā)方法，包括以下步驟：(1)基于D2D協(xié)作通信，在等數(shù)據(jù)塊傳輸速率下完成對數(shù)據(jù)塊的分發(fā)，同時相較于每個用戶都各自從基站下載數(shù)據(jù)塊的方式達到節(jié)能的效果。針對該問題，設計方法根據(jù)等數(shù)據(jù)塊傳輸速率確定數(shù)據(jù)塊的傳輸時間。(2)規(guī)定在數(shù)據(jù)分發(fā)過程中需要考慮的限制條件，針對限制條件設計在給定數(shù)據(jù)塊傳輸時間和傳輸速率下的協(xié)作式數(shù)據(jù)分發(fā)方法，最終完成對數(shù)據(jù)塊的發(fā)送。本發(fā)明提供一種資源利用效率較高、能耗較小的等數(shù)據(jù)塊傳輸速率下利用D2D協(xié)作通信的帶有節(jié)能效果的數(shù)據(jù)分發(fā)方法。<!-- 2 --><!-- 3 -->
【IPC分類】H04W40-10, H04W52-02, H04W40-22
【公開號】CN104581866
【申請?zhí)枴緾N201510019271
【發(fā)明人】吳遠, 陳佳超, 何艷飛, 錢麗萍
【申請人】浙江工業(yè)大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月15日