[发明专利]一种基于遗传算法的D2D协作重传方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，适用于下一代无线蜂窝通信系统中的多媒体广播多播业务(MBMS,Multimedia Broadcast Multicast Service)，具体涉及借助点到点通信技术(D2D Communication,Device-to-Device Communication)为多媒体广播多播业务场景提供的基于遗传算法(GA,Genetic Algorithm）的协作重传方案。

背景技术

随着智能终端的快速普及和网络应用的迅猛发展，用户对于无线接入网（RAN,random access network）的需求不断增长，其主要体现在系统的用户容量（system capacity）和业务的服务感受（QoE,quality of experience）。值得一提的是，随着大规模视频网站的风靡，多媒体流逐渐成为因特网中的主流业务，这对通信的传输能力和性能提出了巨大的考验。在一些特定的多媒体业务应用场景，例如某个范围区间内的用户都想在网络侧下载某个文件或者请求某个电视节目，这时如果通过网络侧的单播来给这些用户逐一传输，可能效率不高而且造成资源的浪费；但是如果通过网络侧的多媒体广播或者多播技术来传输，链路资源的利用效率就能得到明显的提升，同时网络侧的通信压力也将大幅度减小。正因为上述应用需求，多媒体广播多播技术应运而生，在该技术下，基站可以向具有相同内容请求的用户广播或者多播服务信息，而无需与每个用户都建立通信链路，另外，由于使用广播信道，基站到用户的链路之间不存在同频干扰，大大节省了信令和能耗开销，提高了频谱资源利用率（spectral efficiency）；但是，由于用户到基站之间信道的差异性，导致他们在接收广播信息时的QoE大相径庭，甚至会出现无法准确接收的情况，此时，基站需要与无法准确接收业务内容的用户建立单播链路重传服务信息，从而使MBMS的优势大打折扣。除此之外，即使基站能够与无法接收到服务信息的用户重新建立链路，但这样的方式同样存在一定的挑战，一方面，对于没有准确接收到服务信息的用户，其与基站之间的链路质量较差，基站需要付出较大的发射功率才能保证链路能成功建立，当系统处于高负荷条件下，这会产生较大的小区间干扰，影响整个系统的性能；另一方面，随着用户生活模式的改变，基于近距离通信的业务日渐普及，比如文献1（K.Doppler et al.,“Device-to-Device Communication as an Underlay to LTE-Advanced Networks,”IEEE Commun.Mag.,vol.7,no.12,2009,pp.42–49）中提到的社交网络和朋友间近距离的数据共享；文献2（Lei Lei,ZhangduiZhong,Chuang Lin,Sherman Shen,Operator Controlled Device-to-Device Communications in LTE-Advanced Networks,IEEE Wireless Communications,19(3):96-104,June2012）中提到的多用户联机游戏、局部多播服务、M2M技术等都是一些近距离通信的应用；更重要的是近距离通信能够很好的弥补传统蜂窝网络的通信能力，提升其整体性能；如果接收到业务内容的用户可以代替基站的作用，向处在邻近位置、但未成功接收到业务内容的用户进行重传，那么传输的性能必将得到改善，系统的无线资源利用率也能得到提高。正因为上述特点和优势，D2D通信受到了越来越多的关注和研究。它是一种新的通信模式（communication paradigm），在其模式下邻近的用户终端（UE,user equipment）之间可以直接通信而无需通过基站（BS,base station）进行中转。D2D通信给传统通信带来了更多的自由度，能够充分的利用邻近通信对之间良好的信道条件，改善用户的服务感受，提高频带利用率，降低终端发射功率，在一定程度上解决无线通信系统频谱资源匮乏的问题。除此之外，D2D通信还能够缩短传输时延，降低基站负荷，拓展小区覆盖范围。通过上面的分析可以看出，MBMS技术在提升系统性能上具有巨大的潜力，但其并不能保证用户的服务质量和性能，无法避免出现传输失败的情况，如果此时借助D2D通信的特点设计相应的重传机制，则可以有效的提升用户的服务质量，充分发挥MBMS技术的优势。以上提到的重传机制就是目前需要解决的问题。