专利名称：一种蜂窝网络下基于业务内容相关度的直连通信用户对配对方法
技术领域：
本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种蜂窝网络基于业务内容相关度的直连通信用户对配对方法。
背景技术：
为了提高蜂窝网络中资源利用率，缓解网络中某些区域负载过重等问题， 蜂窝网络中的直连通信(也称为D2D/P2P/M2M，Device-to-Device，Peer-to-Peer, Machine-to-Machine)成为发展热点。采用直连通信方式的用户直接与网络中的其他终端设备进行通信，传递或者获取有用的信息，而不通过基站转接。这可以在很大程度上减轻基站端的负载，并提高系统资源利用率。但如何寻找可以进行D2D通信的D2D用户对就成为一个问题。在现有的有关蜂窝网络下D2D的研究中，大都假设系统中已经存在连接好的D2D 用户对，而研究方向主要是在假设已存在D2D用户对的场景下进行干扰管理和资源优化， 很少关注如何选择可以建立D2D连接的用户对，即进行D2D配对，而这个其实是D2D性能研究的一个前提。为了更好地解决D2D连接建立问题，本发明提出了一种基于业务内容相关度的D2D用户对选择方法，从上层研究建立D2D连接的条件。通过综合考虑上层的业务内容、用户之间的物理信道条件，如用户之间的距离等，来更好地解决如何建立D2D连接这一关键问题。
发明内容
本发明的实施例提供一种蜂窝网络下基于业务内容相关度的D2D用户配对方法， 解决建立D2D连接的充分条件，即存在业务上的供求关系。具体步骤包括步骤一用户进行本地搜索。有业务需求的用户设备(请求用户)优先以系统设定的探测功率向周围用户广播业务请求索引信息或者单独向已知的包含所需业务的用户设备发送连接请求(类似蓝牙)。如果在限定的时间内存在用户设备对该广播信号正确响应(响应用户)，则本地搜索成功，该请求用户可以选择最优的响应用户拟建立D2D连接，并向基站发送D2D连接信息，并等待基站分配资源，D2D连接建立过程结束。其中，业务请求索引信息是能表征用户业务请求的关键信息元素，类似于关键字。 为了减小干扰，设定的探测功率一般较小。D2D连接信息包括建立D2D连接的用户ID、信道质量等。用户对广播信息进行响应的条件是该用户含有请求用户所需的业务，并且有能力 (未处于繁忙状态)作为业务提供者，而正确响应的情况是响应用户正确解调出请求用户发送的业务请求。请求用户选择最优的响应用户的原则可以是响应速度最快的用户等。本地搜索成功包含以下两种情况第一种情况是请求用户未知哪些用户包含它所需信息，即通过广播信道广播其业务请求索引信息。如果广播域内存在其他用户包含请求用户的所需信息并同意建立D2D连接，则由响应用户向请求用户发送响应信号。请求用户会选择最先到达的响应信号所对应的响应用户作为D2D连接建立对象；第二种情况是请求用户已知哪些(个)用户包含它所需信息，则请求用户直接向对应的用户发送连接建立请求。如果这些用户中存在愿与请求用户建立D2D连接的响应用户，则D2D连接建立成功。步骤二 用户报告业务请求。所有未能通过本地搜索建立D2D连接的用户，在特定的时隙或者频带上向服务基站发送业务请求索引信息。基站根据每个请求用户的索引信息从本地业务流存储器中正确还原出各请求用户实际需要的业务流。其中，基站侧的本地业务流存储器中备份着网络中所有用户存储的业务流信息， 以及部分没有在用户端存储的业务流信息。这些没有在用户端存储的信息在需要的时候只能由基站直接向用户提供。步骤三基站为请求用户选择响应用户。对于某特定的请求用户，基站将步骤二中还原出的对应业务流与网络中所有用户备份在基站端的业务流之间的相关度，按系统设定的原则选择可以为请求用户提供业务的响应用户集合。如果存在这样的响应用户，则D2D 配对成功，由基站向D2D用户对发送D2D链路信息，并分配资源；如果不存在这样的响应用户，则D2D配对失败，由基站直接向请求用户发送资源(蜂窝用户模式)。其中，业务流之间的相关度是对业务流之间相似度的一种度量，衡量响应用户中存储的业务流能够为请求用户提供多少所需的信息量。计算方法如下
权利要求
1.一种蜂窝网络下基于业务内容相关度的直连通信用户对配对方法，其特征在于，包括以下步骤1)有业务需求的用户优先进行本地搜索；请求用户，即有业务需求的用户设备，优先以系统设定的探测功率向周围用户广播业务请求索引信息或单独向已知的包含所需业务的用户设备发送连接建立请求；如果存在用户设备对请求用户的广播信号进行响应，则本地搜索成功；响应的用户和请求用户尽力直连通信链路并等待基站分配资源；2)用户报告业务请求；所有未能通过本地搜索建立直连通信的用户可以在特定的时隙或频带上向主服务基站发送业务请求索引信息；基站根据业务请求的索引信息从本地业务流存储器中还原出用户实际需要的业务流；如果本地业务存储器中不存在所需的业务流，则由主服务基站向网络中其他基站发送业务请求；所提的本地业务流存储器是该基站以及该基站服务的用户中包含的所有业务流的备份；3)基站为请求用户选择响应用户；如果恢复的业务流不在本地业务流存储器中，则由基站为用户提供业务；如果恢复的业务流在本地业务流存储器中，则为了减轻负载，基站优先从网络中选择可以为请求用户提供业务的其他用户设备建立直连通信；选择的方法是计算2)中还原出的业务流与网络中所有用户备份的业务流之间的相关度，并按照相关度大于系统所设门限且最大的原则找到可以为请求用户提供业务的响应用户；所提相关度计算方法如下
2.如权利要求1所述的一种蜂窝网络下基于业务内容相关度的直连通信用户对配对方法，其特征在于，用户在有业务请求时并不是第一时间向基站发起请求，而是先通过自身的本地搜索试图找到可以为自己提供业务的响应用户，这在一定程度上减轻了基站的负载。
3.如权利要求2中所述的一种蜂窝网络下基于业务内容相关度的直连通信用户对配对方法，其特征在于，用户在进行本地搜索时可以根据自身的不同信息状态，采用不同的本地搜索方法来提供本地搜索成功率；如果对周围用户的业务状态完全未知，则采用本地广播的方式；如果已知含有所需业务的用户信息，则采用单播或者多播的方式。
4.如权利要求1所述的一种蜂窝网络下基于业务内容相关度的直连通信用户对配对方法，其特征在于，在本地搜索失效之后，用户才尝试向基站报告业务需求，并由基站恢复出用户所需的实际业务流。
5.如权利要求4所述的一种蜂窝网络下基于业务内容相关度的直连通信用户对配对方法，其特征在于，基站在恢复用户所需的实际业务流时，首先尝试从本地业务流存储器中恢复出用户所需的实际业务流；如果本地业务流存储器中不存在，则向网络中其他基站进行业务请求。
6.如权利要求1所述的一种蜂窝网络下基于业务内容相关度的直连通信用户对配对方法，其特征在于，基站根据不同的业务流恢复情况选择不同的传输模式；如果恢复的业务流不在本地业务流存储器中，则由基站为用户提供业务；如果恢复的业务流在本地业务流存储器中，基站优先选择网络中的其他用户为请求用户提供业务。
7.如权利要求6所述的一种蜂窝网络下基于业务内容相关度的直连通信用户对配对方法，其特征在于，基站优先选择网络中其他用户为请求用户提供业务，选择的方法是计算由基站恢复出的业务流与网络中用户备份的业务流之间的相关度；计算方法如下
8.如权利要求7所述的一种蜂窝网络下基于业务内容相关度的直连通信用户对配对方法，其特征在于，I代表互信息，H代表熵；分子表示响应用户的业务流可以为请求用户提供的信息总量，分母表示请求用户对信息总量的要求，整个式子表示按照请求用户所需的信息总量进行归一化的、响应用户的业务流可以为请求用户提供的信息量。
9.如权利要求1所述的一种蜂窝网络下基于业务内容相关度的直连通信用户对配对方法，其特征在于，按相关度大于系统所设门限且最大的原则为请求用户选择可为其提供业务的用户。
10.如权利要求1所述的一种蜂窝网络下基于业务内容相关度的直连通信用户对配对方法，其特征在于，在直连通信的用户对之间业务传递完毕之后，由请求用户向基站报告业务完成消息；基站根据用户的报告信息删除已存的业务请求记录并更新基站本地存储器中的业务信息以及对应的用户信息。
全文摘要
本发明公开了一种蜂窝网络下直连通信用户对的配对方法，涉及通信领域，能够根据用户的业务需求和网络中各用户所含有的业务内容选择适合建立直连通信的用户对，传递或获取有用的信息。这可以在很大程度上减轻基站端负载，有效提高系统资源利用率。本发明的方法包括在用户有业务需求时，优先通过本地搜索发现可以为自己提供业务的用户来建立直连通信；在本地搜索失效时，有业务需求的用户向基站发出业务请求，由基站按照业务流之间相关度大于所设门限且最大的原则为请求用户选择出可以为该用户提供业务的用户建立直连通信。所述业务流之间的相关度是衡量业务流之间相似程度的物理量。本发明实施例主要用于蜂窝网络下直连通信的连接建立过程。
文档编号H04W4/06GK102547590SQ201110444800
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者张欣, 曹亘, 祝晓悦, 谢龙, 隗合建 申请人:北京邮电大学