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(jié)能效果的數據分發(fā)方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及D2D通信領域中，尤其是一種等數據塊傳輸時間下利用D2D協作通信 的帶有公平性和節(jié)能效果的數據分發(fā)方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著移動數據流量需求的爆發(fā)式增長，有限的網絡資源分配也面臨著巨 大挑戰(zhàn)，在此背景下，能夠復用傳統(tǒng)網絡資源的D2D通信模式越來越受到人們的關注。與此 同時，隨著網絡的普及，社交網絡已經成為人們不可缺少的一種交往方式，在社交網絡中， 人們可以實現分享包括各種圖片、影片等在內的數據塊資源。而處于同一場所（例如寫字 樓辦公室、學校教室等）的人們對于社交網絡內容的興趣愛好上會有很大程度的重合，利 用D2D通信方式實現對人們有共同需求愛好的數據塊的協作式分發(fā)，是一種十分新穎的應 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，研究如何兼顧用戶公平性原則的同時實現對用戶共同需求的數據塊的協作式分發(fā)，同 時相較于用戶各自從基站下載數據塊的方式達到節(jié)能的效果是非常有意義的。

【發(fā)明內容】

[0003] 為了克服傳統(tǒng)D2D通信模式缺乏很好的應用體驗、能耗較大以及缺乏一定程度公 平性措施的不足，本發(fā)明提供一種具有良好應用體驗、能耗較小、公平性良好的等數據塊傳 輸時間下利用D2D協作通信的帶有公平性和節(jié)能效果的數據分發(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] -種等數據塊傳輸時間下利用D2D協作通信的帶有公平性和節(jié)能效果的數據分 發(fā)方法，所述數據分發(fā)方法包括以下步驟：
[0006] (1)在基于D2D的通信網絡中，有ΛΓ = {1,2,···，}個用戶，N為總用戶數， 火={1,2, ···,/〇個數據塊，K為總數據塊個數，其中，數據塊k的需求用戶群為Qk， /c e咒，數據塊k的傳輸時間為xk，數據塊k的大小為Lk，數據塊k的單位傳輸時間為vk， 數據塊的均分份數為S，用戶i所需要的數據塊集合為Ui，基站需要在單個時間片T內完成 對K個數據塊的發(fā)送，在數據分發(fā)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vk，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數據塊k的中繼時間為zf; 基站開始數據發(fā)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Ωk的其他用戶，最后，若數據塊k的傳輸時間Xk在經 過所有可選用戶中繼之后仍有剩余，即
【主權項】
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(jié)能效果的數據分發(fā) 方法，其特征在于：所述數據分發(fā)方法包括以下步驟： ⑴在基于D2D的通信網絡中，有J\T= 個用戶，N為總用戶數， X= {1，2,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Qk， /ceX，數據塊k的傳輸時間為xk，數據塊k的大小為Lk，數據塊k的單位傳輸時間為vk， 數據塊的均分份數為S，用戶i所需要的數據塊集合為仏，基站需要在單個時間片T內完成 對K個數據塊的發(fā)送，在數據分發(fā)之前將數據塊k的傳輸時間xk均分為S份每份傳輸時間 為vk，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vk的時間，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數據塊k的中繼時間為 基站開始數據發(fā)送之后，被選為中繼的用戶在.zf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Qk的其他用戶，最后，若數據塊k的傳輸時間xk在經 過所有可選用戶中繼之后仍有剩余，即
的傳輸時 間由基站直接對用戶廣播發(fā)送數據完成；針對該問題，所述數據塊傳輸時間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個數據塊的傳輸時間都相等，因此，對于數據塊 k的傳輸時間xk有，
，其中，xk表示數據塊k的傳輸時間，k表示數據塊集合'I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xk，其傳輸速率Rk有，
其中，Rk表示數據塊k的傳輸速率，Lk表示數據塊k的大??； (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Qk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Uf不能超過數據塊k的傳輸時間xk，即：
用戶i在完成對數據塊k的中繼轉發(fā)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(fā)所需功率為
用戶i為接 收數據塊k所需接收功率為1/if，對應能耗為/if，因此即：
用戶i在作為數據塊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/71%，否則用 戶i不能被選作中繼，即：
在上述限制條件中，各參數定義如下：i:用戶i; qi:用戶i正在發(fā)送數據塊時的電路功耗； Rk:數據塊k的傳輸速率；xk:數據塊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； 用戶i接收數據塊k過程中的接收功率； zf:用戶i被選為中繼后對于數據塊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； Qk:對于數據塊k有需求的用戶集合； Ui: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(jié)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Qk的其他用戶進行數據塊k的分發(fā)，步驟包括： 步驟2. 1 :令tRk=xk，
界=0，其中，七妒表 示完成數據塊k完成傳輸的剩余傳輸時間，￡氏表示用戶i的剩余可用能量，w表示0個
中的i，k對應ERi= 0、tRk= 0或用戶i不滿足發(fā)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(huán)境因 素下，定義變量Mf，計算對于所有數據塊k對應屬于集合Qk內所有用戶下的1Mf; 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：
步驟2. 4 :將數據塊k傳輸時間xk均分成S份，即令
，其中，vk表示數據塊k的 單位傳輸時間片，S表不數據塊傳輸時間xk的均分份數； 步驟2. 5:若0 =0,則Izf= 0,跳至步驟2. 8;否則令1 = 1，其中，1表示當前
步驟2. 6 :對于步驟2. 3得到的
中的i，k得到對應的ERi和tRk，判斷若ERi= 0,tRk= 0，則w=w+1跳至步驟2. 7 ;否則判斷
同時
若否，則《 = ?+1跳至步驟2.7; 步驟2. 7 :若w= 0，則跳至步驟2. 8,否則令1 = 1+1，若1> 0，則令1 =l，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。
【專利摘要】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(jié)能效果的數據分發(fā)方法，包括以下步驟：(1)針對問題，在等數據塊傳輸時間下完成對數據塊的分發(fā)，同時相較于每個用戶都各自從基站下載數據塊的方式達到節(jié)能的效果，還兼顧到用戶的公平性，即將數據塊傳輸時間均分給每個滿足中繼條件的用戶，設計方法得到數據塊的傳輸時間及數據塊的傳輸速率。(2)確定在數據分發(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據塊傳輸時間和傳輸速率下的數據分發(fā)方法，最終完成對數據塊的發(fā)送。本發(fā)明兼顧公平性原則的同時通過數據塊傳輸時間控制和對應的用戶中繼選擇及中繼時間控制的帶有節(jié)能效果。<!-- 2 --><!-- 3 -->
【IPC分類】H04W40-10, H04W52-02, H04W40-22
【公開號】CN104581867
【申請?zhí)枴緾N201510020752
【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