[发明专利]一种基于预缓存的能量节省传输方法

权利要求书

1.一种基于预缓存的能量节省传输方法，应用于异构无线网络；其特征在于：主基站将用户的数据包请求发送给配有存储器的小基站，再由小基站以时分复用的方式发给各个用户；在满足用户数据包传输速率和传输时延要求的前提下，最小化主基站的能量消耗；首先，进行参数初始化，所述参数包括待传输的数据包个数、每个数据包的开始传输时间、每个数据包的结束传输时间、每个数据包的最小传输速率、系统总的传输时间长度和小基站的存储器大小；然后，利用每个数据包的最小传输速率和小基站的存储器大小，设计主基站的最小数据离开曲线和最大数据离开曲线，主基站的最优数据离开曲线在最小数据离开曲线和最大数据离开曲线之间；最后，以第一个数据包的开始传输时间为起始点，最小数据离开曲线的终点为终点，递归计算基于预缓存的主基站的最优数据离开曲线；该方法包括如下步骤：

步骤一：参数初始化

设定总传输时间长度为T，待传输的数据包个数为N，小基站的存储器大小为C；第i个数据包开始传输的时间为s_i，第i个数据包结束传输的时间为s_i+1，第i个数据包的传输时隙为t_i＝s_i+1-s_i，第i个数据包的最小传输速率为d_i，主基站的发送速率为r_i，小基站在第i个时隙将第i个数据包发送给用户；

步骤二：问题形成初始化

计算主基站的最小数据离开曲线和最大数据离开曲线，设主基站在s₁时刻到s_n+1时刻之间一共传输了n个数据包，最小数据离开曲线为最大数据离开曲线为主基站的最优数据离开曲线D_opt(s_i)在最小数据离开曲线和最大数据离开曲线之间，主基站在各个传输时隙的总能量消耗为

步骤三：能量节省传输算法

建立横轴表征时刻s_i、纵轴表征传输的数据量的二维直角坐标系，在该二维直角坐标系中绘制最小数据离开曲线A(s_i)和最大数据离开曲线B(s_i)，基于A(s_i)和B(s_i)递归计算最优数据离开曲线D_opt(s_i)；包括如下步骤：

Step1：建立横轴表征时刻s_i、纵轴表征传输的数据量的二维直角坐标系，在该二维直角坐标系中绘制最小数据离开曲线A(s_i)和最大数据离开曲线B(s_i)，基于A(s_i)和B(s_i)绘制最优数据离开曲线D_opt(s_i)；初始化i＝1，s_i＝0，D_opt(s_i)＝0；

Step2：设置起点为(s_i,D_opt(s_i))；

Step3：分别连接起点与最小数据离开曲线点(s_i+1,A(s_i+1))、最大数据离开曲线点(s_i+1,B(s_i+1))，计算两条线段的斜率分别为r₁^A和r₁^B，r₁^A和r₁^B分别表示该时隙主基站的最小发送速率和最大发送速率；令r₁^up＝r₁^B，r₁^low＝r₁^A，则有r₁^up≥r₁^low；

Step4：分别连接起点与(s_i+2,A(s_i+2))、(s_i+2,B(s_i+2))，计算两条线段的斜率分别为和分四种情况进行讨论：

①若

则最优传输曲线D_opt(s_i)在s_i时刻与r₁^up对应的数据离开曲线相交，[s_i,s_i+1]时间段内的最优传输速率为r^opt(t_i)＝r₁^B；i＝i+1；以(s_i,B(s_i))为起点，进入Step3；

②

则最优传输曲线D_opt(s_i)在s_i时刻与r₁^low对应的数据离开曲线相交，[s_i,s_i+1]时间段内的最优传输速率为r^opt(t_i)＝r₁^A；i＝i+1；以(s_i,A(s_i))为起点，进入Step3；

③

经过起点且斜率为r₁^B的直线与直线s_i+2相交的点记为限定[s_i,s_i+1]和[s_i,s_i+2]两个时隙的最优传输速率在范围内，且r^opt(t_i+1)＝r^opt(t_i+2)，时间点_si+2在最大数据离开曲线和最小数据离开曲线上对应的点分别为和更新最小数据离开曲线点和最大数据离开曲线在时间点s_i+2上的值分别为和i＝i+1，执行Step4；

④

经过起点且斜率为r₁^A的直线与直线s_i+2相交的点记为限定[s_i,s_i+1]和[s_i,s_i+2]两个时隙的最优传输速率在范围内，且r^opt(t_i+1)＝r^opt(t_i+2)，时间点s_i+2在最大数据离开曲线和最小数据离开曲线上对应的点分别为和更新最小数据离开曲线点和最大数据离开曲线在时间点s_i+2上的值分别为和i＝i+1，执行Step4；

Step5：若i+2＝N，停止递归迭代，得到能量节省的最优传输曲线D_opt(s_i)和最优传输速率r^opt＝{r^opt(t₁),r^opt(t₂),,r^opt(t_N)}。