[发明专利]一种基于分段的链路调度方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体的说涉及一种基于分段的链路调度方法。

背景技术

随着智能手机和平板电脑逐渐普及以及物联网技术的不断发展，无线视频业务已经成为了无线数据流量的主要驱动力之一。数据流量的快速增长给现今的无线通信系统带来了巨大的负担，传统的蜂窝通信系统已经不能适应当前海量移动业务需求。随着移动终端计算能力和存储空间的提升，基于蜂窝网络的D2D(Device-to-Device)通信与缓存技术的结合构成的无线缓存网络极大地缓解了大量流量带来的通信压力。

在D2D无线缓存网络中，在终端缓存技术的辅助下，用户终端可在通信非高峰期进行热点视频文件的提前缓存，用户在发起文件请求时，可先在自己的缓存中检索需求的文件内容，如果本地缓存找到该文件，则用户可以直接读取本地文件完成自我服务。同时，终端之间可以通过D2D传输技术进行互传，用户还可以在通信范围内的终端缓存中检索相应的请求文件，检索成功后可建立D2D通信链路来服务请求终端。基于D2D通信，传统的蜂窝网络中邻近用户间可以建立D2D通信链路可以不经过基站(BS)中继而直接进行数据互传，从而大幅提高数据传输速率且大大地减少了传输延迟。由于D2D通信还可以复用其他用户的资源，因此会进一步提高通信网络的频谱利用率。因此，研究D2D通信中的链路调度问题是至关重要的。

D2D无线缓存网络的运作主要可以分为两个阶段，缓存阶段和传输阶段。而在传输阶段中，用户与用户之间的链路传输的配对与调度的问题又是十分关键的，如果链路对的配对与调度进行得不理想，则会导致很多链路无法成功调度，用户无法成功获得自己想要的文件。

发明内容

本发明的目的是在保证QoS(Quality of Service)，即数据率不能低于一个阈值的基础上，使得系统的总吞吐量最大化，针对上述问题，提出一种基于分段的链路调度方法。

本发明的技术方案如下：

本发明的技术方案如下：一种基于分段的链路调度方法，定义V＝{(u_t,u_r)|u_t∈U，u_r∈U，u_t≠u_r}为网络中所有可能的D2D用户对的集合，其中(u_t,u_r)代表u_t到u_r的D2D用户对，u_t和u_r分别为发射机用户和接收机用户，U为N个用户的集合U＝{u₁,u₂,…,u_N}。如果对于V中的链路对，满足D2D通信条件，则把这些链路对叫做潜在链路，把这些链路构成的集合叫做潜在链路集，记为，S＝{(u_t,u_r)|(u_t,u_r)∈V，(u_t,u_r)满足D2D通信条件}。

定义另一个二元变量表示D2D用户对(u_t,u_r)的调度情况：

这样，所有被调度链路的集合则为显然有，即调度链路集是潜在链路集的子集。其链路调度方法包括以下步骤：

S1、BS收集所有用户的请求文件和缓存文件信息，也就是f_r(u_i)和f_c(u_i)(i＝1,2,...,N)；

S2、BS对满足D2D通信条件的用户对，根据他们的请求文件和缓存文件给他们进行配对，得到潜在链路集S；

S3、如果有多个用户缓存有某个用户的请求文件时，只有最近的那个用户可以作为他的发射机用户来进行D2D传输。同理，如果有多个用户请求某个用户的缓存文件时，只给最近的那个用户传输他所请求的文件，得到调度链路集L。

进一步的，因上述方案中每条调度D2D链路实际上还未进行调度，调度时可能存在很大的干扰，为了增加总的系统的吞吐量，控制干扰，分段的链路调度方法是设计了一个分段因子θ，它把调度周期和用户文件库分成两段，使得所有的链路分别在这两个时隙进行调度，以此来控制干扰。并且，对于那些速率不够大到大于门限的链路，分段调度算法的处理方法是对这些链路逐一进行移除，而不是同时移除。具体来说，具有最小速率的链路将被逐一从调度链路集移除，直到所有的调度D2D链路的速率都是能够接受的。所以本发明具体还包括以下步骤：