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Nts,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,pb(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,PtoR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PtoBS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Ntsτ,总的传输计数不能超过Nts。若D2D通信占用i个时隙,则第二跳的最大传输计数最多为Nts‑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(u)
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 ,终端(u)
u的EEC(Δ )为: 其中, 是 将分组传输到BS的预期能量消耗,且最多传输Nts‑i次,即 其中,PtoBS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,Eelec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(Nts),并得到优化问题Maxf(Nts)。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,Pmin表示NB‑IoT边缘UE能够接受的最低传输成功率,而Emax表示NB‑IoT边缘UE进行一次数据上传所消耗的最大能量。由Emax/E和P/Pmin可知,E越小或P越大,效用函数值就越大。Nts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(Nts)最大化的Nts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Nts;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rk作为实际DREropt,其中Ek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。
3.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S2中,用一个(N‑1)×1的向量 表示终端u的工作时间表,如果候选DRE 的第i个时隙是为D2D通信预留的,则判决变量 为1,否则为0。
4.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S6中,考虑到场景中的一些限定条件,将这个效用函数作为目标函数能够得到如下优化问题:Max f(Nts)
其中,θi,k为判决变量,当DRE的时隙是为D2D通信和转发数据所预留时,其值为1,否则为0。考虑到目标函数是一个具有极大值的函数,采用二分法对DRE最优值进行搜索,即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Nts值,获得能耗和传输成功率的最优折中。