一种基于中断概率的D2D通信中继选择方法与流程

本发明涉及一种基于中断概率的d2d通信中继选择方法，属于d2d通信中继选择技术领域。

背景技术

目前在d2d通信中继选择技术中，一般采用传统的基于距离的中继技术，但是这种技术有一个较大的弊端，容易出现中断概率过大的问题，这种通信方法的传输效率也比较低，系统计算的复杂度也较高，同时节点间的大量社交信息的交换增加了信息量和系统信令开销。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：本发明针对现有技术的局限和不足，提供一种基于中断概率的d2d通信中继选择方法，以解决现有通信连接技术中通信成功传输的概率不大，与此同时传输效率不高，中断概率较大等问题。

本发明的技术方案是：一种基于中断概率的d2d通信中继选择方法，所述方法具体包括以下步骤：

step1：存在两个d2d设备，由于信道质量差需要借助中继的辅助来完成通信，目的用户向基站发出请求，标号为m的内容，基站通过检测确定发送数据的源用户；

step2：基站根据中继用户本身所含的源用户发送的数据量即先验概率αrd，判断先验概率是否大于设定阈值αthr，确定出一个中继候选集a；

step3：通过源用户以及目的节点发送的相应的信道信息，判断信道增益hi是否大于设置阈值hthr，确定出一个中继候选集b；

step4：将中继候选集a与中继候选集b合并，将同时存在于a、b两个集合中的中继节点组成一个新的集合h＝a∩b；

step5：中继用户是否愿意消耗自身的功率来作为中继进行数据传输取决于中继用户与源用户的信任度，用λsr表示其社交关系信任度，且λsr∈[0,1]，假设基站设定的中继初始功率为pr，则中继用户愿意贡献的传输功率为λsrpr；

step6：考虑选择的中继用户需要能够使d2d通信的中断概率达到最小，以此来保证通信的质量和性能，设定一个中断影响因子，根据公式(1)计算候选集h中的中继节点的中断影响因子β：

其中pc表示蜂窝用户的功率，pr表示基站设定的中继初始功率，ps表示源用户的功率，γth为d2d发送端到中继节点以及中继节点到d2d接收端的sinr阈值，对集合h中每一个候选中继的影响因子进行排序，影响因子值最小的即为最佳中继节点。

所述步骤step1中，目的用户为需要数据的设备，源用户为具有目的用户所需数据的一方。

所述步骤step2中，当源用户通过中继传送数据到目的用户时，中继用户本身会含有一部分所需数据，在此用αrd来表示基站统计的潜在中继用户所含数据量占源用户发送总数据量的比例，中继用户的αrd越大，则表明该中继用户越合适。

所述步骤step2中，设置一个阈值αthr来确定出一个中继候选集合a，集合中的中继用户均满足αrd≥αthr。

所述步骤step3中，hi为物理路径信道增益的最小值，设置阈值为hthr，表达式为公式(2)，其中c＝hsd(1+hsdγ)，hsd为d2d设备之间的信道增益，γ为d2d接收端的sinr；

所述步骤step3中通过设置阈值hthr确定出一个中继候选集b，集合中的中继用户均满足hi≥hthr。

所述步骤step4中，求出集合a、b的交集，得出新的一个集合h，集合h中的中继元素满足αrd≥αthr且hi≥hthr。

所述步骤step6中，中断影响因子β由选择中继时的d2d通信的中断概率公式(3)推导出：

其中pc表示蜂窝用户的功率，pr表示基站设定的中继初始功率，ps表示源用户的功率，γth为d2d发送端到中继节点以及中继节点到d2d接收端的sinr阈值，λsr表示其社交关系信任度。

本发明的有益效果是：

本发明能有效提高了系统的吞吐量，显著地降低了系统计算的复杂度，减小了通信的中断概率，同时使d2d通信生存时间大大提高，改善了通信的传播性能，可以有效的解决由于d2d通信信道质量差造成的容易中断问题，同时释放了系统的压力，有效缓解核心网络的负载，实现数据的分流。

附图说明

图1为本发明中的流程图。

具体实施方式

实施例1：如图1所示，一种基于中断概率的d2d通信中继选择方法，所述方法具体包括以下步骤：

step1：存在两个d2d设备，由于信道质量差需要借助中继的辅助来完成通信，目的用户向基站发出请求，标号为m的内容，基站通过检测确定发送数据的源用户；

step2：基站根据中继用户本身所含的源用户发送的数据量即先验概率αrd，判断先验概率是否大于设定阈值αthr，确定出一个中继候选集a；

step3：通过源用户以及目的节点发送的相应的信道信息，判断信道增益hi是否大于设置阈值hthr，确定出一个中继候选集b；

step4：将中继候选集a与中继候选集b合并，将同时存在于a、b两个集合中的中继节点组成一个新的集合h＝a∩b；

step5：中继用户是否愿意消耗自身的功率来作为中继进行数据传输取决于中继用户与源用户的信任度，用λsr表示其社交关系信任度，且λsr∈[0,1]，假设基站设定的中继初始功率为pr，则中继用户愿意贡献的传输功率为λsrpr；

step6：考虑选择的中继用户需要能够使d2d通信的中断概率达到最小，以此来保证通信的质量和性能，设定一个中断影响因子，根据公式(1)计算候选集h中的中继节点的中断影响因子β：

其中pc表示蜂窝用户的功率，pr表示基站设定的中继初始功率，ps表示源用户的功率，γth为d2d发送端到中继节点以及中继节点到d2d接收端的sinr阈值，对集合h中每一个候选中继的影响因子进行排序，影响因子值最小的即为最佳中继节点。

进一步的，所述步骤step1中，目的用户为需要数据的设备，源用户为具有目的用户所需数据的一方。

进一步的，所述步骤step2中，当源用户通过中继传送数据到目的用户时，中继用户本身会含有一部分所需数据，在此用αrd来表示基站统计的潜在中继用户所含数据量占源用户发送总数据量的比例，中继用户的αrd越大，则表明该中继用户越合适。

进一步的，所述步骤step2中，设置一个阈值αthr来确定出一个中继候选集合a，集合中的中继用户均满足αrd≥αthr。

进一步的，所述步骤step3中，hi为物理路径信道增益的最小值，设置阈值为hthr，表达式为公式(2)，其中c＝hsd(1+hsdγ)，hsd为d2d设备之间的信道增益，γ为d2d接收端的sinr；

所述步骤step3中通过设置阈值hthr确定出一个中继候选集b，集合中的中继用户均满足hi≥hthr。

进一步的，所述步骤step4中，求出集合a、b的交集，得出新的一个集合h，集合h中的中继元素满足αrd≥αthr且hi≥hthr。

进一步的，所述步骤step6中，中断影响因子β由选择中继时的d2d通信的中断概率公式(3)推导出：

其中pc表示蜂窝用户的功率，pr表示基站设定的中继初始功率，ps表示源用户的功率，γth为d2d发送端到中继节点以及中继节点到d2d接收端的sinr阈值，λsr表示其社交关系信任度。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。