[发明专利]基于前向阀门的数据包传输调度方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于前向阀门的数据包传输调度方法和装置，所述方法包括：步骤1：设定M＝0；步骤2：将n从1遍历到N，同时执行步骤3至步骤5，遍历完毕后，转至步骤8；步骤3：将第n个数据包当作第M+1传输段；步骤4：更新传输段数目为M＝M+1；步骤5：当M>1且第M段的传输速率小于等于第M‑1段时，执行步骤6至步骤7，否则，返回步骤2执行下一次遍历；步骤6：将第M‑1传输段及第M传输段合并为新的第M‑1传输段；步骤7：更新传输段数目为M＝M‑1，并转至步骤5；步骤8：在各个时间段内将数据包根据到达顺序按相应传输段的传输速率进行传输。本发明的基于前向阀门的数据包传输调度方法能够实现最低能耗数据包传输的传输调度，并且具有低复杂度。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是指一种基于前向阀门的数据包传输调度方法和装置。

背景技术

在能源日益紧张的背景下，追求较高的能量效率是无线通信发展的一个重要目标，而低能耗数据包传输是实现未来无线通信较高能量效率的关键部分。对于给定大小的数据包，传输速率越小，传输时间越长，相应的传输能耗就越小。下面将以AWGN(加性高斯白噪声)传输信道为例，结合香农定理说明以上结论。

在给定信道带宽B及噪声功率谱密度N₀的情况下，香农定理描述了信道容量即可达的传输速率R与信号功率P的关系，如下式所示：

其中λ为路径损耗因子。从上式中可以得知，在要求的传输速率R下，信号功率P(R)可以表示为：

从上式可知，对于一个给定大小为l的数据包，如果传输速率为R，所需传输时间为l/R，传输能耗E(R)为：

可以看出，传输速率越小，传输能耗就越低。然而，对于任何一个给定的数据包，传输速率不能任意小，即传输时间不能无限制地长。一方面，数据包只有在到达之后才可以进行传输，并且要求在截止时刻之前传输完毕；另一方面，如果传输某个数据包占用了大量时间，就会使得随后的数据包传输时间很短，这可能反而会增加整体传输能耗。对于一系列数据包，实现较低的传输能耗需结合数据包的到达时间，截止时间进行相应的调度。

针对具有不同到达时刻但有相同传输截止时刻的一系列大小不同的数据包，考虑低复杂度低能耗传输调度。图1给出了典型的场景示例，要求在时间区间[0,T)内到达的数据包在截止时刻T之前全部传输完毕。

如图1所示，记数据包的数目为N，对第n个数据包，其到达时刻为t_n，数据包大小为l_n。记第1个包到达的时刻为0时刻，即t₁＝0，接下来其余数据包按编号顺序先后到达，即：

0＝t₁＜t₂＜…＜t_N＜t_N+1＝T

其中，t_N+1仅代表传输截止时刻T，而并非是一个包的到达时刻。如图1所示，d_n用来表示第n及n+1个包的到达时间间隔，即d_n＝t_n+1-t_n，d_n可能具有不同的大小且

对于上述场景，一般有如下两种方案：

现有技术一：根据数据包到达时间间隔进行传输，这是一种很直观的数据包传输调度策略，在这种方案下，每个数据包在到达后就开始传输，并且在下一个包到达时刻正好传完，即l_n的数据量在d_n的时间内传输。如此，第n个数据包即时刻t_n至t_n+1的传输速率可以表示为下式所示：