[发明专利]一种D2D中继时隙数量选择方法

说明书

本发明涉及一种D2D中继时隙数量选择方法，属于窄带物联网领域。本发明包括以下步骤：S1：设置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；S4：建立DRE的能量消耗模型；S5：构造效用函数f(N_ts)，并得到优化问题Maxf(N_ts)；S6：求得使f(N_ts)最大化的N_ts值。本发明能够根据用户的不同偏好需求，在不同的δ取值下，找到最大化效用函数值的N_ts值，获得能耗和传输成功率的最优折中。

技术领域

本发明属于窄带物联网领域，涉及一种D2D中继时隙数量选择方法。

背景技术

窄带物联网作为一种新兴的LPWAN技术，十分适合在很远的范围内传输少量信息的物联网应用。由于NB-IoT中大多数用户设备(User Equipment,UE)都是采用电池供电并且大规模部署，所以更换电池的成本很高。因此，将能耗保持在最低水平至关重要。为解决这一问题，有研究人员提出将D2D通信用于辅助NB-IoT系统的数据传输。在D2D辅助的NB-IoT系统中，D2D短距离通信的节能特性完美地弥补了NB-IoT设备靠电池驱动所造成的能量短缺。

在D2D辅助的NB-IoT中，D2D中继/接收设备(D2D Relay/Receiver Equipment,DRE)需要为D2D通信和数据转发预留时隙。在最理想的情况下，至少应该预留两个时隙，一个时隙用于D2D通信，一个时隙用于中继转发数据至基站(Base Station,BS)。然而，在实际中，D2D通信和中继转发阶段都可能存在传输失败，进而导致重传。为了提升传输成功率，DRE需要为D2D通信与中继转发预留更多的时隙以便可以允许更多次的重传。然而，太多的重传次数(特别是在信道质量较差的情况下)将显著地增加UE的能耗，进而降低UE的生命周期。因此，D2D数据传输算法是NB-IoT系统中重要的研究问题之一。

现有NB-IoT中基于D2D通信的数据传输算法没有考虑DRE最优通信时隙数量的配置问题。需要为DRE确定一个预留时隙数，一方面能够尽可能地提升传输成功率，另一方面尽可能将能耗控制在一个可以容忍的水平。因此，设计一种NB-IoT中基于D2D通信的中继时隙数量选择方法，具有现实意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种NB-IoT中基于D2D通信的中继时隙数量选择方法，为DRE确定一个最优的通信时隙数，用来平衡传输成功率和能量消耗。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种D2D中继时隙数量选择方法，包括以下步骤：

S1：设置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；

S4：建立DRE的能量消耗模型；

S5：构造效用函数f(N_ts)，并得到优化问题Maxf(N_ts)；

S6：求得使f(N_ts)最大化的N_ts值；