專利名稱：蜂窩網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)吞吐率最大化的d2d多播機(jī)會(huì)調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種D2D多播組內(nèi)的機(jī)會(huì)調(diào)度技術(shù)，確切地說(shuō)，涉及一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)吞吐率最大化的D2D多播機(jī)會(huì)調(diào)度方法，該方法適用于包含D2D多播組的蜂窩小區(qū)的高速率數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，屬于無(wú)線通信傳輸技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著LTE-A系統(tǒng)的深入研究和發(fā)展，更多移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)演進(jìn)及發(fā)展都是在未來(lái)移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的范疇下進(jìn)行的。移動(dòng)通信系統(tǒng)的演進(jìn)帶來(lái)帶寬需求的不斷加大，造成帶寬的分配變得越來(lái)越擁擠。由于可用于移動(dòng)通信的頻譜資源十分有限，而可分配到的帶寬又滿足不了實(shí)際系統(tǒng)的需求。因此，如何在有限的帶寬資源中實(shí)現(xiàn)高速率和大容量就成為業(yè)界研究的重點(diǎn)，以便能夠滿足用戶的QoS要求一方面提高帶寬資源的利用率，另一方面還要改進(jìn)傳統(tǒng)的無(wú)線傳輸技術(shù)，獲得更好的網(wǎng)絡(luò)吞吐率。
D2D (Device-to-Device)通彳目技術(shù)是是一種在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制下。允許終端之間通過(guò)復(fù)用小區(qū)資源、且不經(jīng)過(guò)基站(eNB)轉(zhuǎn)接而直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換或通信的新型技術(shù)，它通過(guò)重用蜂窩網(wǎng)絡(luò)用戶的資源來(lái)實(shí)現(xiàn)端到端通信，因此，其能夠提高帶寬資源利用率，增加蜂窩通信系統(tǒng)的頻譜效率，降低終端發(fā)射功率，在一定程度上解決無(wú)線通信系統(tǒng)頻譜資源的匱乏問(wèn)題。與其他應(yīng)用于非許可頻段的同類技術(shù)相比，D2D具有干擾可控等優(yōu)點(diǎn)。
文獻(xiàn)《D2D技術(shù)在LTE-A系統(tǒng)中的應(yīng)用》中提到，當(dāng)用戶向eNB提出D2D通信的請(qǐng)求，eNB根據(jù)請(qǐng)求將用戶的通信方式切換到D2D連接模式。每個(gè)D2D通信鏈路占用的資源與一個(gè)蜂窩通信鏈路占用的相等。D2D通信將在宏蜂窩eNB的控制下獲得通信所需的頻率資源和傳輸功率。圖I所示為D2D多播組內(nèi)的通信鏈路，其中，Dt是D2D通信鏈路的源終端， Dei, De2,…，Den分別是各個(gè)D2D用戶。Dt繞過(guò)eNB直接向Dki,Dr^Den發(fā)送數(shù)據(jù)。
D2D通信可應(yīng)用于移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的多種通信業(yè)務(wù)，特別是近距離或同一區(qū)域內(nèi)的通信。如某個(gè)熱點(diǎn)覆蓋區(qū)域內(nèi)，用戶可以不經(jīng)過(guò)eNB而直接共享資料。與通過(guò)蜂窩小區(qū) eNB提供的下載業(yè)務(wù)相比較，既能保證用戶的服務(wù)需求，又減輕了 eNB的負(fù)載壓力。且在進(jìn)行D2D通信的同時(shí)，蜂窩eNB還可以提供話音和數(shù)據(jù)服務(wù)。另外，D2D還能用于實(shí)現(xiàn)本地通信，如將D2D應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境，特別是在系統(tǒng)覆蓋不充分的部分室內(nèi)場(chǎng)景時(shí)，多個(gè)用戶之間可以通過(guò)D2D通信傳輸數(shù)據(jù)。不再需要通過(guò)固定網(wǎng)絡(luò)接入核心網(wǎng)。
D2D通信在小區(qū)網(wǎng)絡(luò)的控制下與小區(qū)各個(gè)用戶共享資源，因此其頻譜的利用率得到提升。此外，它還能帶來(lái)的好處包括減輕蜂窩網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)、減少移動(dòng)終端的電池功耗、增加比特傳輸速率、提高網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施故障的魯棒性等，還能支持小范圍的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)服務(wù)。 但是，它與蜂窩網(wǎng)絡(luò)共享無(wú)線資源的同時(shí)，也會(huì)帶來(lái)一定的干擾。它對(duì)蜂窩小區(qū)產(chǎn)生的干擾可以通過(guò)調(diào)整eNB對(duì)D2D通信的資源和eNB發(fā)射功率來(lái)進(jìn)行控制。當(dāng)D2D鏈路的功率控制在一定范圍內(nèi)時(shí)，它對(duì)蜂窩小區(qū)產(chǎn)生的干擾可以忽略不計(jì)。
D2D通信通過(guò)重用蜂窩網(wǎng)絡(luò)用戶的資源提高了頻譜利用率，如果將高性能的無(wú)線傳輸技術(shù)應(yīng)用于D2D通信，就能達(dá)到更高的網(wǎng)絡(luò)吞吐率，獲得更大的網(wǎng)絡(luò)容量。單播、多播等傳統(tǒng)的無(wú)線傳輸技術(shù)對(duì)D2D通信來(lái)說(shuō)并不是最佳選擇。因?yàn)槭褂脝尾シ桨笗r(shí)，eNB為當(dāng)前可支持速率最高的用戶提供服務(wù)，由于每次只服務(wù)于一個(gè)用戶，因此eNB需要多次重復(fù)傳輸數(shù)據(jù)，才能使所有用戶都成功接收。廣播調(diào)度技術(shù)同時(shí)服務(wù)于所有用戶，為了避免信道中斷，eNB傳輸數(shù)據(jù)的速率受限于其中信道條件最差的用戶。這兩種方案都不能獲得較高的網(wǎng)絡(luò)吞吐率。因此，為了盡可能充分利用D2D通信的優(yōu)勢(shì)，需要改進(jìn)現(xiàn)有的傳輸技術(shù)，將能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)吞吐率最大化的傳輸技術(shù)應(yīng)用于D2D通信。
作者Gopala 和 Gamal 的兩篇文獻(xiàn)《Opportunistic multicasting》和《On thethroughput-delay tradeoff in cellular multicast》提出一種能夠提高網(wǎng)絡(luò)吞吐率的傳輸方案，稱為多播機(jī)會(huì)調(diào)度。每次傳輸中，eNB選擇信道條件較好的50%用戶作為目標(biāo)用戶，將能保證這部分用戶成功接收的速率作為其發(fā)射速率。這時(shí)，另外50%用戶出現(xiàn)信道中斷，不能成功接收數(shù)據(jù)。系統(tǒng)使用這種傳輸方案達(dá)到的網(wǎng)絡(luò)吞吐率高于單播方案和多播方案。然而，這兩篇文獻(xiàn)并沒(méi)有說(shuō)明如何選取該50%的比例，也無(wú)法獲知這是否為最佳的選取比例。Tze-Ping Low 等人在文獻(xiàn)《Optimized Opportunistic Multicast Scheduling Over Cellular Networks》中對(duì)網(wǎng)絡(luò)吞吐率最大化的用戶選擇比例進(jìn)行了研究,并得出結(jié)論最佳用戶選擇比例與平均信噪比SNR有關(guān)，并推導(dǎo)出這個(gè)比例隨著平均SNR變化的規(guī)律。
上述這些方案中的用戶選取比例都是定值。也就是說(shuō)，在每一次傳輸中成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)是一定的。但是，事實(shí)上，如果在每個(gè)時(shí)隙都適當(dāng)?shù)馗鶕?jù)系統(tǒng)狀態(tài)調(diào)整用戶的選取數(shù)量，是有可能進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)吞吐率的。
噴泉碼的研究進(jìn)展推動(dòng)了多播機(jī)會(huì)調(diào)度技術(shù)的發(fā)展。將數(shù)據(jù)用噴泉碼進(jìn)行信道編碼后，不再需要保證用戶端接收的數(shù)據(jù)包服從特定的順序。相反的，一旦用戶端接收到一定數(shù)量的數(shù)據(jù)包，就能夠恢復(fù)出原始信息。又有人利用噴泉碼的特性，在《On Maximizing the Throughput of Opportunistic Multicast in WirelessCellular Networks with Erasure Codes》提出了一種以最大化的最差用戶吞吐率為準(zhǔn)則的新調(diào)度技術(shù)，其具體實(shí)施方案是， 新的時(shí)隙開(kāi)始時(shí)，eNB根據(jù)用戶反饋的信道狀態(tài)，計(jì)算出每個(gè)用戶的信道速率，再根據(jù)這些數(shù)據(jù)判斷應(yīng)該選取多少用戶才能使這個(gè)時(shí)隙的吞吐率最大?？紤]到使用這種調(diào)度方案時(shí)， 優(yōu)先接收數(shù)據(jù)的始終為信道條件較好的用戶。假如將其應(yīng)用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，就會(huì)產(chǎn)生公平性問(wèn)題。因此，作者在擴(kuò)展到異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，對(duì)調(diào)度準(zhǔn)則進(jìn)行了一些改進(jìn)，在用戶的信道速率中引入用戶的平均SNR作為加權(quán)因子，得到每個(gè)用戶的相對(duì)信道速率，然后再用同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的選擇方案選擇用戶。
上述所有方案在研究網(wǎng)絡(luò)吞吐率時(shí)，并沒(méi)有考慮前后時(shí)隙的相互影響，然而，由于網(wǎng)絡(luò)吞吐率是各時(shí)隙的吞吐率的均值，前、后時(shí)隙的吞吐率是相關(guān)聯(lián)的。因此，在每個(gè)時(shí)隙的開(kāi)始階段，綜合考慮前面時(shí)隙的吞吐率和后續(xù)時(shí)隙吞吐率的估計(jì)值，就能有效提高網(wǎng)絡(luò)吞吐率。
近年來(lái)，人們對(duì)多媒體業(yè)務(wù)的需求持續(xù)增加,刺激了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中高效業(yè)務(wù)傳輸技術(shù)的發(fā)展。由于帶寬資源有限，如何利用有限的頻帶資源提供高質(zhì)量的無(wú)線多媒體業(yè)務(wù)始終成為學(xué)者和工程業(yè)界的研究熱點(diǎn)。
近年來(lái)興起的D2D通信是一種有效利用頻帶資源的通信方式。在D2D通信中，終端設(shè)備之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不需要通過(guò)eNB，這樣可以節(jié)省用戶終端設(shè)備和eNB的發(fā)射功率。當(dāng)D2D傳輸和蜂窩傳輸之間的干擾得到有效控制的情況下，D2D通信所需的無(wú)線資源只有蜂窩通信模式下的一半，并且能夠有效降低時(shí)延、減少移動(dòng)終端的電池功耗，從而帶來(lái)更好的用戶體驗(yàn)。
另一方面，如何提高網(wǎng)絡(luò)吞吐率也是衡量服務(wù)質(zhì)量和系統(tǒng)性能的一個(gè)研究熱點(diǎn)， 因此人們提出了多種可以提高網(wǎng)絡(luò)吞吐率的多播機(jī)會(huì)調(diào)度方案。多播機(jī)會(huì)調(diào)度的研究場(chǎng)景都是假定用戶的信道條件是獨(dú)立的、準(zhǔn)靜態(tài)隨機(jī)過(guò)程，即不同時(shí)隙的信道狀態(tài)相互獨(dú)立，但并不意味著不同時(shí)隙的吞吐率也相互獨(dú)立。如果前一時(shí)隙的數(shù)據(jù)速率較低，那么就有較多的用戶首次成功接收數(shù)據(jù)；相應(yīng)地，下一時(shí)隙尚未成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)量也會(huì)相應(yīng)地減少，從而影響下一時(shí)隙的吞吐率。然而，已有的多播機(jī)會(huì)調(diào)度方案并沒(méi)有考慮前后時(shí)隙的吞吐率之間的相關(guān)性，因此，如果綜合考慮前面時(shí)隙的吞吐率和后續(xù)時(shí)隙吞吐率的估計(jì)值，就能進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)吞吐率。如果將改進(jìn)的最大化吞吐率的多播機(jī)會(huì)調(diào)度技術(shù)應(yīng)用于D2D通信，那么就能在提高頻帶利用率的同時(shí)，提高D2D多播組的吞吐率，從而進(jìn)一步提高整個(gè)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)吞吐率最大化的D2D多播機(jī)會(huì)調(diào)度方法，本發(fā)明綜合考慮頻譜利用率和網(wǎng)絡(luò)吞吐率，將多播機(jī)會(huì)調(diào)度技術(shù)應(yīng)用于D2D多播組，充分利用不同時(shí)隙的吞吐率之間相關(guān)性，克服現(xiàn)有技術(shù)未考慮前后時(shí)隙相互影響的缺陷，在提高頻帶利用率的同時(shí)，提高D2D多播組的吞吐率，從而提高整個(gè)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單，計(jì)算難度低，技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)定性和可操作性也較強(qiáng)，具有很好的實(shí)用化前景。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)吞吐率最大化的D2D多播機(jī)會(huì)調(diào)度方法(Optimized 0MS)，其特征在于每個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸都是在多個(gè)時(shí)隙完成的在這些時(shí)隙中，源終端持續(xù)向D2D多播組用戶發(fā)射該數(shù)據(jù)包，直至所有用戶都成功接收后，源終端才發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)包；因D2D多播組的吞吐率是其每個(gè)時(shí)隙的吞吐率的均值，故提高 D2D多播組的吞吐率，必需綜合考慮每個(gè)時(shí)隙的吞吐率Y=r (i) X qi，式中，自然數(shù)i是時(shí)隙序號(hào)，r(i)是源終端在每個(gè)時(shí)隙的數(shù)據(jù)發(fā)射速率，Qi是每個(gè)時(shí)隙首次成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)；且r(i)與^的數(shù)值相互關(guān)聯(lián)，即Qi的數(shù)值確定后，就能根據(jù)^計(jì)算得到r(i);因此， 每個(gè)時(shí)隙的吞吐率取決于該時(shí)隙中首次成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)1，這樣，D2D多播組吞吐率最大化的關(guān)鍵就是合理選擇每個(gè)傳輸時(shí)隙中首次成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)I ;該％的最佳取值的調(diào)度方法包括下列操作步驟
(1)D2D多播組發(fā)送第I個(gè)時(shí)隙至第(i - I)個(gè)時(shí)隙的數(shù)據(jù)包后，源終端根據(jù)每個(gè)時(shí)隙的數(shù)據(jù)發(fā)射速率r(i)和該時(shí)隙首次成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)^，按照公式 Σ Y=r⑴Xq1+…+r (i-1) Xq^1計(jì)算前(i — I)個(gè)時(shí)隙的吞吐率的累加之和；
(2)源終端先按照下述公式統(tǒng)計(jì)當(dāng)前第i個(gè)時(shí)隙開(kāi)始時(shí)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中尚未成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)n^N-Qi+…+C^1),式中，N是D2D多播組的用戶總數(shù)；然后根據(jù)第i個(gè)時(shí)隙首次成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)Qi分別為{1，2，…，的不同情況時(shí)，計(jì)算所對(duì)應(yīng)的第i個(gè)時(shí)隙的吞吐率這樣就能根據(jù)第i個(gè)時(shí)隙首次成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)Qi推導(dǎo)得出源終端在該第i個(gè)時(shí)隙的數(shù)據(jù)發(fā)射速率r(i) if t，進(jìn)而得到第i個(gè)時(shí)隙的吞吐率為7Ux I;
(3)源終端根據(jù)第i個(gè)時(shí)隙結(jié)束時(shí)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中尚未成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù) (!1^-(^)和D2D多播組用戶與源終端的傳輸信道狀態(tài)統(tǒng)計(jì)特性，估算后續(xù)時(shí)隙能夠達(dá)到的最大吞吐率rAl和后續(xù)時(shí)隙數(shù)Im,油于Qi有Hli個(gè)不同數(shù)值，因此(Hli-Cli)也有Hli個(gè)不同數(shù)值；相應(yīng)地又,I和hi也有Hli個(gè)不同數(shù)值；
(4)源終端根據(jù)上述三個(gè)步驟(I)、(2)、(3)得到的數(shù)據(jù) Σ Y=Hl) Xq1+…+r(i-l) Xqi^1, ηΛ xq 以及和 Lm「qi，基于第 i 個(gè)時(shí)隙里首次成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)1，按照下述公式計(jì)算D2D多播組的吞吐率R的期望值
權(quán)利要求
1.一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)吞吐率最大化的D2D多播機(jī)會(huì)調(diào)度方法，其特征在于每個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸都是在多個(gè)時(shí)隙完成的在這些時(shí)隙中，源終端持續(xù)向D2D多播組用戶發(fā)射該數(shù)據(jù)包，直至所有用戶都成功接收后，源終端才發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)包；因D2D多播組的吞吐率是其每個(gè)時(shí)隙的吞吐率的均值，故提高D2D多播組的吞吐率，必需綜合考慮每個(gè)時(shí)隙的吞吐率Y=r(i) Xqi,式中，自然數(shù)i是時(shí)隙序號(hào)，r(i)是源終端在每個(gè)時(shí)隙的數(shù)據(jù)發(fā)射速率，^是每個(gè)時(shí)隙首次成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)；且^1)與qi的數(shù)值相互關(guān)聯(lián)，即Qi的數(shù)值確定后， 就能根據(jù)Qi計(jì)算得到Hi);因此，每個(gè)時(shí)隙的吞吐率取決于該時(shí)隙中首次成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)qi;這樣，D2D多播組吞吐率最大化的關(guān)鍵就是合理選擇每個(gè)傳輸時(shí)隙中首次成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)Qi ;該Qi的最佳取值的調(diào)度方法包括下列操作步驟(OD2D多播組發(fā)送第I個(gè)時(shí)隙至第(i - I)個(gè)時(shí)隙的數(shù)據(jù)包后，源終端根據(jù)每個(gè)時(shí)隙的數(shù)據(jù)發(fā)射速率r(i)和該時(shí)隙首次成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)^，按照公式Σ Y=HDXq1+-+r(i-l) Xqi^1計(jì)算前(i - I)個(gè)時(shí)隙的吞吐率的累加之和；(2)源終端先按照下述公式統(tǒng)計(jì)當(dāng)前第i個(gè)時(shí)隙開(kāi)始時(shí)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中尚未成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)式中，N是D2D多播組的用戶總數(shù)；然后根據(jù)第i個(gè)時(shí)隙首次成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)Qi分別為{1，2，…，的不同情況時(shí)，計(jì)算所對(duì)應(yīng)的第i個(gè)時(shí)隙的吞吐率這樣就能根據(jù)第i個(gè)時(shí)隙首次成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)Qi推導(dǎo)得出源終端在該第 i個(gè)時(shí)隙的數(shù)據(jù)發(fā)射速率Hi)為r, q,，進(jìn)而得到第i個(gè)時(shí)隙的吞吐率為Ga(3)源終端根據(jù)第i個(gè)時(shí)隙結(jié)束時(shí)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中尚未成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)Ui-Cii)和 D2D多播組用戶與源終端的傳輸信道狀態(tài)統(tǒng)計(jì)特性，估算后續(xù)時(shí)隙能夠達(dá)到的最大吞吐率 ^-4和后續(xù)時(shí)隙數(shù)&I油于Qi有Hli個(gè)不同數(shù)值，因此(Hli-Cli)也有Hli個(gè)不同數(shù)值；相應(yīng)地，1I和I I也有Hli個(gè)不同數(shù)值；(4)源終端根據(jù)上述三個(gè)步驟(1)、(2)、(3)得到的數(shù)據(jù)Σ丫可⑴父#… +r(i-l) Xqi+ rj%xq}，以及Γ ;和，基于第i個(gè)時(shí)隙里首次成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)Qi，按照下述公式計(jì)算D2D多播組的吞吐率R的期望值,-r i r(l)xft+··· + /-(/-l+rq ><q,+Tm xL , .Γπ h L^J =-—-，因Qi有Hii個(gè)不同取值,相應(yīng)地,E [R]也有Hli個(gè)不同取值；(5)根據(jù)吞吐率R的期望值E[R]，源終端根據(jù)計(jì)算公式％ = ar^ , /' [/ ]，從qi的叫個(gè)不同數(shù)值中選出能夠使D2D多播組吞吐率R達(dá)到最大化的qi最佳值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述方法的應(yīng)用場(chǎng)景是在一個(gè)由基站、位于該小區(qū)內(nèi)的多個(gè)用戶組成的D2D多播組和其他普通移動(dòng)終端用戶構(gòu)成的小區(qū)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，該D2D多播組內(nèi)各個(gè)用戶的相互距離較近，且彼此位置相對(duì)穩(wěn)定和移動(dòng)速度不高， 并都訂制了相同的高速率多媒體業(yè)務(wù)；其他普通移動(dòng)終端用戶的數(shù)據(jù)都由該基站直接發(fā)送，而D2D多播組內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸則由組內(nèi)的一個(gè)移動(dòng)終端、即源終端繞過(guò)該基站直接傳輸給多播組內(nèi)其他用戶。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述步驟(2)包括下列操作步驟(21)分別計(jì)算所有Hii個(gè)尚未成功接收數(shù)據(jù)的用戶的信道傳輸速率；(22)將得到的％個(gè)尚未成功接收數(shù)據(jù)的用戶的信道傳輸速率值按照數(shù)值大小降序排列，則其中第Qi個(gè)數(shù)值,表示Hi)與qi之間的相互關(guān)聯(lián)性；當(dāng)源終端在第i個(gè)時(shí)隙的數(shù)據(jù)發(fā)射速率r(i)為時(shí)，該第i個(gè)時(shí)隙首次成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)為Qi ;相應(yīng)地，也能根據(jù)第i個(gè)時(shí)隙首次成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)Qi推導(dǎo)得出該第i個(gè)時(shí)隙源終端的數(shù)據(jù)發(fā)射速率 r(i)為h ;也就是第i個(gè)時(shí)隙的吞吐率為x孓;因％有Hii個(gè)不同數(shù)值，故第i個(gè)時(shí)隙的吞吐率％, x務(wù)也有Hli個(gè)不同值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述步驟(21)中，計(jì)算Hii個(gè)尚未成功接收數(shù)據(jù)中的每個(gè)用戶的信道傳輸速率的操作包括下列內(nèi)容(21A)源終端計(jì)算其與第g個(gè)D2D用戶之間在第(i 一 I)個(gè)時(shí)隙中的信噪
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述步驟(3)中，估算后續(xù)時(shí)隙能夠達(dá)到的最大吞吐率和后續(xù)時(shí)隙數(shù)的操作包括下列內(nèi)容(31)因后續(xù)時(shí)隙能夠達(dá)到的最大吞吐車I Λ和后續(xù)時(shí)隙數(shù)的估計(jì)值都是只取決于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中尚未成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)Ui-Cii),為描述簡(jiǎn)便，用自然數(shù)X替代該用戶數(shù) Cmi-Qi),以便詳細(xì)描述Tx和Lx的求解操作步驟；(32)先計(jì)算一個(gè)X行X列的下三角矩陣J :
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述步驟(32)中，計(jì)算Sn,m的操作包括下列內(nèi)容(32A) Sn, m表示在尚未成功接收數(shù)據(jù)的用戶總數(shù)為η的D2D多播組中選擇m個(gè)用戶進(jìn)行傳輸時(shí)，D2D多播組的總吞吐率的期望值；首先采用下述方法計(jì)算每個(gè)用戶的信道速率期望值用f(r)和F(r)分別表示用戶信道傳輸速率的概率密度函數(shù)及其累計(jì)分布函數(shù)，且假設(shè)在第i個(gè)時(shí)隙共有η個(gè)尚未成功接收數(shù)據(jù)的用戶，再將這些用戶的信道傳輸速率按照大小降序排列， 得到r1:n(i) ^ r2:n(i) ^ ^rnn(i);同時(shí)，因這些用戶的位置相對(duì)穩(wěn)定和移動(dòng)速度慢，即每個(gè)用戶的信道條件都為準(zhǔn)靜態(tài)隨機(jī)過(guò)程，故能夠刪除上式的時(shí)隙序號(hào)而改寫(xiě)Srlm Sr2m彡...彡rn:n;從而得到排序后的第m個(gè)信道速率的期望值為EfcJ = ( 1i)x jO rx/(r)x[F(r)r 1χΡ-F(r)]H m xdr·,(32B)當(dāng)源終端的數(shù)據(jù)發(fā)射速率為E[rm:n]時(shí)，尚未成功接收數(shù)據(jù)的用戶總數(shù)為η 的D2D多播組中共有m個(gè)用戶成功接收數(shù)據(jù)，得到D2D多播組的總吞吐率的期望值Sn, m=rnXE[rm:n]；(32C)將步驟(32A)中E[rm:n]的計(jì)算式代入步驟(32B)中Sn,m的計(jì)算式中，得到Sn，m的計(jì)算公式Snm =/wx n^；\)xrorxf(r)x[_F(r)j\\l-F{r)]\m^dr 。
全文摘要
一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)吞吐率最大化的D2D多播機(jī)會(huì)調(diào)度方法，基于D2D多播組的傳輸特性只有所有用戶都成功接收數(shù)據(jù)包后，源終端才發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)包；因此提高D2D多播組的吞吐率，必需綜合考慮每個(gè)時(shí)隙的吞吐率，而每個(gè)時(shí)隙的吞吐率取決于該時(shí)隙中首次成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)qi，這樣，D2D多播組吞吐率最大化的關(guān)鍵就是合理選擇每個(gè)傳輸時(shí)隙中首次成功接收數(shù)據(jù)的用戶數(shù)qi。本發(fā)明綜合考慮頻譜利用率和網(wǎng)絡(luò)吞吐率，將多播機(jī)會(huì)調(diào)度技術(shù)應(yīng)用于D2D多播組，利用不同時(shí)隙的吞吐率的相關(guān)性，在提高頻帶利用率的同時(shí)，提高D2D多播組的吞吐率，從而提高整個(gè)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。本發(fā)明方法操作步驟簡(jiǎn)單，計(jì)算難度低，技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)，具有很好的推廣應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H04W72/12GK102917465SQ20121040088
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者王曉湘, 瞿靜, 王冬宇, 王玉龍, 龔文熔, 張鴻濤 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)