[发明专利]一种面向实时控制的D2D传输调度方法

说明书

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种面向实时控制的D2D传输调度方法。本发明在分析了控制与通信的关系的基础上，将控制约束转化为通信可靠性约束，提出了一种基于概率的D2D激活方法，通过设置阈值来确定传感器的传输策略。这使得每个传感器能够自主决定是否参与控制过程，在保证URLLC对实时无线控制系统严格要求的同时，大大降低了功耗，这也体现了本发明的优势。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种面向实时控制的设备对设备(D2D)传输调度方法。

背景技术

超可靠低延迟通信(URLLC)是支持触觉互联网实时无线控制系统的一个重要场景，实时控制需要极高的服务质量(QoS)来保证控制性能，采用D2D通信可以显著降低功耗、降低传输延迟并提高可靠性。然而，在这样一个系统中，有两个关键的挑战需要解决。第一个挑战是D2D对的激活。现有的方案有小区辅助和自主两种方法，小区辅助方法可以确定D2D对匹配的基站(BS)信息，然而，信令开销会导致通信延迟。在传统的自主方法中，设备需要传输参考信号来处理D2D对匹配，由于设备主要是电池供电的，这种方法对URLLC来说非常具有挑战性。综上所述，由于URLLC中的通信约束，现有方法很难调度D2D对。第二个挑战是是通过在URLLC和控制中共同考虑D2D来获得良好的系统整体性能，然而，目前的一些研究都是基于现有的无线通信协议，不能保证URLLC对实时无线控制系统的QoS要求。

发明内容

本发明的目的是在URLLC中保持极高的服务质量(QoS)来进行实时控制，提出一种基于概率的D2D方法，允许每个传输设备自主决定是否参与控制过程，在保证URLLC对实时无线控制系统严格要求的同时，优化功耗。

本发明的技术方案如下：

首先分析控制和通信之间的关系，然后给出了具有通信约束和控制约束的最优问题，最后，给出基于最优概率的激活方法和功率分配方法。

给出URLLC中具有传输时延和包错误概率的通信子模型系统，如图1所示。M个传感器作为发射装置均匀分布在半径为R的圆形区域内，受控设备作为接收装置位于该区域的中心。每个传感器都以一定的概率被激活，此外，设备只处理来自传感器的最强的信号而忽略其它信号。

信道模型由大尺度衰减系数g_m和小尺度衰落系数h_m组成。

从传感器m到设备的上行链路的大尺度衰减系数用路径损耗来表示为

其中，l_m为收发器之间的距离，C是一个常数，α∈[2,6]为路径损耗因子。

距离为l的传感器的概率分布函数(PDF)为：

路径损耗的PDF为

其中，采用α＝2。

小尺度衰落h_m服从均值为0，方差为1的瑞利分布，其PDF可以表示为

由于端到端(E2E)延迟在URLLC中不超过1ms，小于通道相干时间，小尺度衰落在传输周期内是恒定的。

传感器m对应的受控设备接收信噪比为

其中，B_m是占用的带宽，p_m为第m个传感器的单侧传输功率，N₀是噪声的功率。

根据香农容量公式

C_m＝T_uB_mlog(1+γ_m)