一種等數(shù)據(jù)塊傳輸時間下利用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(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及D2D通信領(lǐng)域中，尤其是一種等數(shù)據(jù)塊傳輸時間下利用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(shù)】
[0002] 近年來，隨著移動數(shù)據(jù)流量需求的爆發(fā)式增長，有限的網(wǎng)絡(luò)資源分配也面臨著巨 大挑戰(zhàn)，在此背景下，能夠復(fù)用傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資源的D2D通信模式越來越受到人們的關(guān)注。與此 同時，隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，社交網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們不可缺少的一種交往方式，在社交網(wǎng)絡(luò)中， 人們可以實現(xiàn)分享包括各種圖片、影片等在內(nèi)的數(shù)據(jù)塊資源。而處于同一場所（例如寫字 樓辦公室、學(xué)校教室等）的人們對于社交網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的興趣愛好上會有很大程度的重合，利 用D2D通信方式實現(xiàn)對人們有共同需求愛好的數(shù)據(jù)塊的協(xié)作式分發(fā)，是一種十分新穎的應(yīng) 用模式。這種模式更加貼合當下的社會需求，帶有更強的目的性，以及更加高效的性能。因 此，研宄如何實現(xiàn)對用戶共同需求的數(shù)據(jù)塊的協(xié)作式分發(fā)，同時相較于用戶各自從基站下 載數(shù)據(jù)塊的方式達到節(jié)能的效果是非常有意義的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服傳統(tǒng)D2D通信模式缺乏很好的應(yīng)用體驗以及能耗較大的不足，本發(fā)明提 供一種應(yīng)用體驗較好、能耗較小的等數(shù)據(jù)塊傳輸時間下利用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(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0005] 一種等數(shù)據(jù)塊傳輸時間下利用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)方法包括如下步驟：
[0006] (1)在基于D2D的通信網(wǎng)絡(luò)中，有= {1,2,·· ,/V}個用戶，N為總用戶數(shù)， 咒={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Ω 1% /c G .7C，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U i, 基站需要在單個時間片T內(nèi)完成對K個數(shù)據(jù)塊的發(fā)送，被選為中繼的用戶在zf時間內(nèi)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D k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(quán)項】
1. 一種等數(shù)據(jù)塊傳輸時間下利用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)方法包括如下步驟： (1)在基于D2D的通信網(wǎng)絡(luò)中，有= {1,2,…，iV}個用戶，N為總用戶數(shù)， 咒={1,2,…，尺}'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Dk， /cG義，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， 基站需要在單個時間片T內(nèi)完成對K個數(shù)據(jù)塊的發(fā)送，被選為中繼的用戶在.zf時間內(nèi)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(nèi)對K個數(shù)據(jù)塊的傳輸時間都相等，因此，對于數(shù)據(jù)塊k 的傳輸時間xk有，
其中，xk表示數(shù)據(jù)塊k的傳輸時間，k表示數(shù)據(jù)塊集合％中的 第k個數(shù)據(jù)塊，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所獲得的傳輸時間xk，其傳輸速率Rk有，
其中，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?。? ⑵根據(jù)⑴所述的方法，針對所述被選為中繼的用戶在zf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(nèi)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(nèi)容： 用戶i作為數(shù)據(jù)塊k的中繼用戶時間Izf: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(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進行轉(zhuǎn)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(yīng)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，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； gij:用戶i與用戶j之間的信道增益； /if: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； 用戶i最大可用能量； :用戶i最大發(fā)送功率； Dk: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Dk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(nèi)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(yīng)屬于集合Qk內(nèi)所有用戶下的IMf: 步驟2. 2 :將步驟2. 1中計算的所有Mf從小到大進行排序，具體如下：
步驟2. 3 :令tRk=xk，
，其中，tRk表;^完成數(shù)據(jù)塊k完 成傳輸?shù)氖Ｓ鄠鬏敃r間，ERi表示用戶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表不當肖U
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(yīng)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，若仍確#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)塊傳輸時間下利用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)結(jié)合D2D通信和社交網(wǎng)絡(luò)各自的優(yōu)勢特性，在等數(shù)據(jù)塊傳輸時間下完成對數(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(shè)計方法得到數(shù)據(jù)塊的傳輸時間及數(shù)據(jù)塊的傳輸速率。(2)確定在數(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(shè)計在給定數(shù)據(jù)塊傳輸時間和傳輸速率下的數(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)明提供一種應(yīng)用體驗較好、能耗較小的等數(shù)據(jù)塊傳輸時間下利用D2D協(xié)作通信的帶有節(jié)能效果的數(shù)據(jù)分發(fā)方法。
【IPC分類】H04W52-02, H04W28-16
【公開號】CN104581837
【申請?zhí)枴緾N201510020789
【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(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月15日