[发明专利]蜂窝系统中D2D和固定中继两种协作多播模式的选择方法

摘要

一种蜂窝系统中终端直通D2D和固定中继两种协作多播模式的选择方法，基于多播传输中发送速率受限于最差用户的信道质量，且最差用户通常分布在小区边缘的规律，将一跳传输分为信道质量较好的两跳传输，以实现更高的数据传输速率和更大的吞吐量。本发明方法是根据实际情况比较第二跳时固定中继多播和移动终端D2D多播的两种协作方式的效用值大小，选择最优化的传输策略，提升了蜂窝系统的整体运行效用值。本发明有效结合两种协作中继多播的优点，合理选择中继方式，提升多播业务的传输速率和对边缘用户的覆盖率，优化了蜂窝系统的整体效用，能够获得更好的用户体验；且操作步骤简单，计算复杂度低，技术上容易实现，具有很好的推广应用前景。

主权项

一种蜂窝系统中终端直通D2D协作多播与固定中继协作多播的两种模式选择方法，是基于网络负载的两种中继传输模式的选择方法，其特征在于：所述方法包括下列各个操作步骤：(1)基站执行第一跳多播传输：基站根据多播业务的传输速率要求执行第一跳多播，使得多播请求中的部分移动终端成功接收数据，而另一部分移动终端因为与基站的距离较远或处于无线信道的深衰落中未能成功接收数据；(2)基站分别判断移动终端与固定中继执行第二跳多播的可行性：基站根据地理位置的地形地貌，基站的第一跳多播传输的广播半径R，以及以扇区为单位，假设与基站距离最远处的多播请求移动终端与基站的距离为R'时，计算(R'‑R)之差值是否位于D2D通信范围的距离之内；若是，则认为该移动终端协作方式可行；若否，则认为该移动终端协作方式不可行；以及根据其扇区内是否存在固定中继，判断该固定中继执行第二跳协作多播的可行性，并分别使用初始值为0的模式变量Imode记录判断结果：若移动终端协作方式不可行、但固定中继协作方式可行时，记为Imode＝1；若移动终端协作多播可行、但固定中继协作方式不可行时，记为Imode＝2；若移动终端协作方式和固定中继协作方式两者都不可行时，记为Imode＝3；再判断结果Imode≠0是否成立，若是，则跳转执行步骤(5)；若否，即Imode＝0，则表示能够同时选择执行移动终端协作方式或者固定中继协作方式，则执行后续步骤(3)；(3)移动终端向基站上传信息：基站先选取成功接收的移动终端作为备选簇头，并表示为：包含K个元素的集合M＝{1，2...K}；而将未成功接收的移动终端作为簇成员，并表示为：包含L个元素的集合N＝{1，2...L}；然后，所有备选簇头都向基站上传其传输性能参数矩阵F，该矩阵F中的每个元素fij数值分别表示第i个备选簇头Mi与第j个簇成员、即移动终端Nj之间能否建立连接：若fij＝1，表示能够建立连接；若fij＝0，表示不能建立连接；式中，自然数i和j分别为备选簇头和簇成员的序号，其最大数分别为K和L；(4)基站根据矩阵F选择最大连接度算法，对移动终端协作多播方案 执行分簇操作；(5)基站根据步骤(2)的判断结果，选择决策其第二跳多播传输方式：若Imode＝1，则选用固定中继执行第二跳多播；若Imode＝2，则选用移动终端进行第二跳多播；若Imode＝3，则基站进行数据重传；若Imode＝0，则基站分别计算固定中继和移动终端进行第二跳传输的效用值，再对该两种传输方式的效用值进行比较，选取效用最大的传输策略进行第二跳多播。