[发明专利]一种等数据块传输速率下利用D2D协作通信的带有节能效果的数据分发方法

说明书

技术领域

本发明涉及D2D通信领域中，尤其是一种等数据块传输速率下利用D2D协作通信的带有节能效果的数据分发方法。

背景技术

随着移动端设备的快速普及，人们对网络数据信息的需求也越来越大，正是在这样的背景下，有限的通信资源也面临着越来越大的压力，由此当用户终端之间足够近时基于D2D通信的通信模式有着越来越广阔的发展背景，尤其在提高资源利用率方面更加值得期待。利用D2D协作通信的方式实现对人们有共同需求数据块的分发，是一种十分有效并且高效的通信模式，这种模式更加符合当前所面临的通信资源紧缺困境的解决需求。但是如何基于这种通信模式设计一套行之有效的解决方案，是我们需要解决的问题。因此，本发明研究如何实现在等数据块传输速率下利用D2D协作通信实现对用户需求数据块的分发，并相较于用户各自从基站下载所需数据块的方式达到节能效果，是十分有意义的。

发明内容

为了克服传统通信模式缺乏对资源的高效利用以及能耗较大的不足，本发明提供一种资源利用效率较高、能耗较小的等数据块传输速率下利用D2D协作通信的带有节能效果的数据分发方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种等数据块传输速率下利用D2D协作通信的带有节能效果的数据分发方法，所述数据分发方法包括以下步骤：

(1)在系统内有个用户，N为总用户数，个数据块，K为总数据块个数，其中，数据块k的需求用户群为Ω^k，数据块k的传输时间为x^k，数据块k的大小为L^k，用户i所需要的数据块集合为U_i。基于D2D的协作通信方式下，基站需要在单个时间片T内完成对K个数据块的发送，而被选为中继的用户在时间内接收来自基站数据块k的同时立即广播给与该中继用户处于同一用户群Ω^k的其他用户，最后，若数据块的传输时间x^k在经过所有可选用户中继之后仍有剩余，即则的传输时间由基站直接对需求用户广播发送数据完成，针对该问题，所述数据块传输时间x^k具体由以下步骤获得：

步骤1.1：基站在单个时间片T内对K个数据块的传输速率R^k都相等，因此，对于数据块k的传输速率R^k有，其中，k表示数据块集合中的第k个数据块，R^k表示数据块k的传输速率，L^k表示数据块k的大小，T表示单个时间片长度；

步骤1.2：对于数据块k，根据步骤1.1所获得的传输速率R^k，其传输时间x^k有，其中，x^k表示数据块k的传输时间；

(2)根据(1)所述的方法，针对所述被选为中继的用户在时间中接收来自基站数据块k的同时立即广播给与该中继用户处于同一用户群Ω^k内他用户的过程，考虑基于D2D协作通信实现该过程的限制条件，所述限制条件包括以下内容：

用户i作为数据块k的中继用户时间不能超过数据块k的传输时间x^k，即：

用户i在完成对数据块k的中继转发和接收所需数据过程中的能量不能超过其可用能量其中用户i为其所需要的数据块k进行转发所需功率为对应能耗为用户i为接收数据块k所需接收功率为对应能耗为因此即：

用户i在作为数据块k的中继用户时发送功率不能超过其最大发送功率否则用户i不能被选作中继，即：

其中，函数

在上述限制条件中，各参数定义如下：

i：用户i；

q_i：用户i正在发送数据块时的电路功耗；

R^k：数据块k的传输速率；

x^k：数据块k的传输时间；

n：信道背景噪声；

g_ij：用户i与用户j之间的信道增益；

用户i接收数据块k过程中的接收功率；

用户i被选为中继后对于数据块k的发送时间；

用户i最大可用能量；

用户i最大发送功率；

Ω^k：对于数据块k有需求的用户集合；

U_i：用户i需求的数据块集合；