[发明专利]一种D2D中继时隙数量选择方法

权利要求书

1.一种D2D中继时隙数量选择方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：设置D2D中继/接收设备(D2D relay/receiver equipment，DRE)的预留时隙数量为N_ts，对候选中继进行排序，将中继意愿最大的UE作为实际DRE；

S2：计算得到DRE的工作时间表；

S3：建立DRE的传输成功率模型。用表示具有给定的终端u的分组传输率，表示终端u到BS在两跳上的预期分组传输率。加性高斯白噪声中二进制信号检测的平均比特错误率为：其中Q(·)表示标准高斯误差函数，SINR为平均信扰噪比。假设比特错误彼此独立发生，对于L比特分组，可以通过考虑正确接收所有单独比特的概率来计算终端u的传输成功率P。假设干扰在l比特的传输时间内缓慢变化，因而l个连续比特的SINR是相同的。在这种情况下，l比特分组的成功传输率P可以表示为：其中，p_b(j)是分组的第j个l比特长片段的比特错误率。包含W个分组的传输成功率为：对于给定的工作时间表终端u到BS在两跳上的预期分组传输率EDR为：其中，是分组在第i个时隙被DRE成功接收的概率，具体为：其中，P_toR是终端u和DRE之间链路的分组传输率估计值，为判决变量。前式的是与BS之间链路的分组传输率估计值，最大为N-i次传输，其值为：其中P_toBS为该DRE到基站的传输成功率的历史平均值。因为数据发送的最后期限为N_tsτ，总的传输计数不能超过N_ts。若D2D通信占用i个时隙，则第二跳的最大传输计数最多为N_ts-i次。

S4：建立DRE的能量消耗模型。用表示具有给定的终端u的能量消耗，表示终端u通过两跳链路发送一个分组到BS的期望能量消耗。对于给定的工作时间表Δ^(u)，终端u的EEC(Δ^(u))为：其中，是将分组传输到BS的预期能量消耗，且最多传输N_ts-i次，即其中，P_toBS表示为该DRE到基站的传输成功率的历史平均值，和是根据能耗模型计算的第一跳及第二跳的能量消耗。为前i-1个时隙传输失败及在时隙i传输成功产生的能耗。为l次传输所消耗的能量，前l-1次未成功传输，第l次成功传输。具体如下：其中，分别为蜂窝UE和D2D UE的传输功率，E_elec是发射或接收每比特信息所消耗的能量，τ为一个时隙的长度。

S5：构造效用函数f(N_ts)，并得到优化问题Maxf(N_ts)。为了求得能耗和传输成功率的最优折中，构造一个效用函数：其中，E和P为所求能耗和传输成功率，P_min表示NB-IoT边缘UE能够接受的最低传输成功率，而E_max表示NB-IoT边缘UE进行一次数据上传所消耗的最大能量。由E_max/E和P/P_min可知，E越小或P越大，效用函数值就越大。N_ts表示DRE的预留D2D通信时隙的数量，由于完成第一跳和第二跳传输至少需要两个时隙，故其值为等于或者大于2的整数。δ为能耗和传输成功率的权重因子。较大的δ值倾向于更加节能，但导致过低的传输成功率；较小的δ值倾向于提高传输成功率，但是导致过高的能耗。当δ＝0时，效用函数表示最大化传输成功率，但是同时带来最大的能耗；当δ＝1时，表示最小化能耗，同时获得最小的传输成功率。

S6：求得使f(N_ts)最大化的N_ts值。

2.根据权利要求1所述的一种D2D中继时隙数量选择方法，其特征在于：在步骤S1中，将DRE预留的通信时隙数量设置为N_ts；用表示NB-IoT终端u的候选中继集，它是终端u到BS的路径中点附近的D2D通信范围内的K个UEs，用于帮助终端u将分组上传至BS。候选中继按照中继意愿函数进行排序，将中继意愿最大的设备r_k作为实际DREr_opt，其中E_k为DRE剩余能量，为该DRE到BS的传输成功率的历史平均值，为DRE到BS的距离。