一种等数据块传输时间下利用d2d协作通信的带有节能效果的数据分发方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及D2D通信领域中，尤其是一种等数据块传输时间下利用D2D协作通信 的带有节能效果的数据分发方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着移动数据流量需求的爆发式增长，有限的网络资源分配也面临着巨 大挑战，在此背景下，能够复用传统网络资源的D2D通信模式越来越受到人们的关注。与此 同时，随着网络的普及，社交网络已经成为人们不可缺少的一种交往方式，在社交网络中， 人们可以实现分享包括各种图片、影片等在内的数据块资源。而处于同一场所（例如写字 楼办公室、学校教室等）的人们对于社交网络内容的兴趣爱好上会有很大程度的重合，利 用D2D通信方式实现对人们有共同需求爱好的数据块的协作式分发，是一种十分新颖的应 用模式。这种模式更加贴合当下的社会需求，带有更强的目的性，以及更加高效的性能。因 此，研宄如何实现对用户共同需求的数据块的协作式分发，同时相较于用户各自从基站下 载数据块的方式达到节能的效果是非常有意义的。
【发明内容】
[0003] 为了克服传统D2D通信模式缺乏很好的应用体验以及能耗较大的不足，本发明提 供一种应用体验较好、能耗较小的等数据块传输时间下利用D2D协作通信的带有节能效果 的数据分发方法。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005] 一种等数据块传输时间下利用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如下步骤：
[0006] (1)在基于D2D的通信网络中，有= {1,2,·· ,/V}个用户，N为总用户数， 咒={1,2,···,/<：}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 1% /c G .7C，数据块k的传输时间为xk，数据块k的大小为Lk，用户i所需要的数据块集合为U i, 基站需要在单个时间片T内完成对K个数据块的发送，被选为中继的用户在zf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D k的其他用户，最后， 若数据块的传输时间Xk在经过所有可选用户中继之后仍有剩余，即
【主权项】
1. 一种等数据块传输时间下利用D2D协作通信的带有节能效果的数据分发方法，其特 征在于：所述数据分发方法包括如下步骤： (1)在基于D2D的通信网络中，有= {1,2,…，iV}个用户，N为总用户数， 咒={1,2,…，尺}'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Dk， /cG义，数据块k的传输时间为xk，数据块k的大小为Lk，用户i所需要的数据块集合为仏， 基站需要在单个时间片T内完成对K个数据块的发送，被选为中继的用户在.zf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的其他用户，最后， 若数据块的传输时间xk在经过所有可选用户中继之后仍有剩余，即
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xk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个数据块的传输时间都相等，因此，对于数据块k 的传输时间xk有，
其中，xk表示数据块k的传输时间，k表示数据块集合％中的 第k个数据块，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所获得的传输时间xk，其传输速率Rk有，
其中，Rk表示数据块k的传输速率，Lk表示数据块k的大小； ⑵根据⑴所述的方法，针对所述被选为中继的用户在zf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Qk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Izf:不能超过数据块k的传输时间xk，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
;用户i为接 收数据块k所需接收功率为/if，对应能耗为/if ，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：
在上述限制条件中，各参数定义如下：i:用户i; qi:用户i正在发送数据块时的电路功耗； Rk:数据块k的传输速率；xk:数据块k的传输时间； n:信道背景噪声； gij:用户i与用户j之间的信道增益； /if:用户i接收数据块k过程中的接收功率； zf: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； Dk:对于数据块k有需求的用户集合； Ui:用户i需求的数据块集合； 根据所述限制条件，在（1)中所述方法给定数据块传输时间下，选择用户作为中继对 属于集合Dk的其他用户进行数据块k的分发，步骤包括： 步骤2. 1 :在考虑数据块传输速率以及包括基站到用户、用户到用户在内信道环境因 素下，定义变量Mf，计算对于所有数据块k对应属于集合Qk内所有用户下的IMf: 步骤2. 2 :将步骤2. 1中计算的所有Mf从小到大进行排序，具体如下：
步骤2. 3 :令tRk=xk，
，其中，tRk表;^完成数据块k完 成传输的剩余传输时间，ERi表示用户i的剩余可用能量； 步骤2.4:若0 =0,则zf= 0,即数据块k由基站直接进行广播；否则令1 = 1，其中， 1表不当肖U
序号； 步骤2. 5 :当1彡0时，跳至步骤2. 6 ;否则跳至步骤2. 8 ; 步骤2. 6 :对于步骤2. 5得到的
中的i，k得到对应的ERi和tRk，判断若ERi= 0，tRk= 0,则跳至步骤2. 7， 否则令
步骤2. 7 :令1 = 1+1，跳至步骤2. 5 ; 步骤2. 8 :对于数据块k，若仍确#的传输时间剩余，则剩余传输时间由 基站直接进行广播； 步骤2. 9 :输出：用户i对数据块k的传输时间zf。
【专利摘要】一种等数据块传输时间下利用D2D协作通信的带有节能效果的数据分发方法，包括以下步骤：(1)结合D2D通信和社交网络各自的优势特性，在等数据块传输时间下完成对数据块的分发，同时相较于每个用户都各自从基站下载数据块的方式达到节能的效果。针对该问题，设计方法得到数据块的传输时间及数据块的传输速率。(2)确定在数据分发过程中需要考虑的限制条件，针对限制条件设计在给定数据块传输时间和传输速率下的数据分发方法，最终完成对数据块的发送。本发明提供一种应用体验较好、能耗较小的等数据块传输时间下利用D2D协作通信的带有节能效果的数据分发方法。
【IPC分类】H04W52-02, H04W28-16
【公开号】CN104581837
【申请号】CN201510020789
【发明人】吴远, 陈佳超, 何艳飞, 钱丽萍
【申请人】浙江工业大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月15日