一种基于终端直通通信的多跳中继路由的设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于终端直通通信技术的多跳中继路由的设计方法，属于无线通 信技术领域。
【背景技术】
[0002] 传统的无线通信系统是以基站为核心，由基站对其覆盖区域内的终端进行控制， 并且作为中继站传递信息。这种通信方式会导致一些问题，例如在小区的边缘，基站信号覆 盖得不是很好的地方，终端的通信质量就会受到影响，以及在一些网络资源有限而需要灵 活调度的情况下，由于基站是固定的无法移动的，那么基站就只能采用功率控制、速率控制 等方式来改善系统的通信质量。
[0003] 为了改善蜂窝通信的通信质量，通信专家们提出了D2D(DeViCe-t〇-DeViCe)技 术。D2D技术又被称为蜂窝终端直通技术。它是指一些需要互相通信的终端，通过复用蜂窝 小区的频谱资源，直接进行通信，而不用像传统通信业务那样，先由源终端把信号发送给基 站，再由基站转发给目的终端。
[0004] 在D2D通信技术在被不断研宄和完善的时候，经学者们研宄发现，将中继技术引 入D2D通信系统能够进一步增大网络容量，提高频谱利用率，降低系统故障率，从而改善系 统性能和用户体验。
[0005] 在某些场景下，用户需要低时延，广范围地将相同的数据分发给许多个终端，同时 又希望能够尽可能少地占用蜂窝系统的资源。这些场景可以是：需要直播文娱活动，体育竞 技的时候，需要通知天气预警，灾难告警的时候，需要在会议、展览现场分发电子资料的时 候，需要广播社区通知的时候。当遇到这些情况的时候，本发明可以采用D2D多跳中继通信 技术来满足用户的需求。
【发明内容】
[0006] 本发明目的在于提供了一种基于终端直通通信技术的多跳中继路由的设计方法， 该方法在相同的数据需要同时快速地被分发给多个终端的场景下，构建信息传输的路径 图，协助将数据快速有效地传输给目标终端。
[0007] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于终端直通通信的多跳中继 路由的设计方法，该方法应用于D2D通信场景，采取多跳中继技术选取中继路由，构建数据 传输路径，将相同的数据同时分发给通信系统里的多个终端，并通过去空洞算法解决了由 于空洞现象而导致的终端不可达的问题，该方法包括如下3个过程，并按所述顺序执行：
[0008] 1)D2D分簇过程：在基站的控制管理下，所有需要被分发数据，且有资格被分发数 据的终端被分配到一个D2D簇内；
[0009] 2)终端链路数据初始化过程：各个终端通过互相发送信令的方式，获得彼此间通 信链路的信道参数，并对信道参数进行进一步处理；
[0010] 3)去空洞路由选择算法过程：通过该算法选取中继路由，计算出数据传输的路 径，并且在网络含有空洞的情况下，给出了绕过空洞传输数据的方法。
[0011] 方法流程：
[0012] 步骤1 :检测在D2D簇的拓扑图内，是否存在空洞，若存在空洞，则跳到步骤2,若不 存在空洞，则跳到步骤5;
[0013] 步骤2 :画出D2D簇内空洞的外接矩形。
[0014] 步骤3 :找到拓扑图中，距离步骤2所得出的矩形的四个顶点距离最近的四个终 端，记为VI\、VT2、VT3、VT4，将这四个终端的数据反馈给基站。VI\~VT4可以不是D2D簇内 的终端。
[0015] 步骤4:基站将VI\~VT4的数据广播发送给D2D簇内的其它中继终端。
[0016] 步骤5:根据实际情况，将D2D簇内的终端划分集合：已确认终端meUACK， 。未确认终端nGUNACK。设定一个计数器count，赋值count=Nnack。
[0017] 步骤6:对于每一个符合meUAeK且〃条件的终端m。利用其数据表Vm，找 出符合条件的
【主权项】
1. 一种基于终端直通通信技术的多跳中继路由的设计方法，其特征在于，所述方法包 括如下步骤： 步骤1 :检测在D2D簇的拓扑图内，是否存在空洞，若存在空洞，则跳到步骤2,若不存在 空洞，则跳到步骤5 ; 步骤2 :画出D2D簇内空洞的外接矩形； 步骤3 :找到拓扑图中，距离步骤2所得出的矩形的四个顶点距离最近的四个终端，记 为￥1'1、￥1'2、￥1'3、￥1'4，将这四个终端的数据反馈给基站，￥1' 1~￥1'4可以不是020簇内的终端； 步骤4 :基站将VI\~VT 4的数据广播发送给D2D簇内的其它中继终端； 步骤5 :根据实际情况，将D2D簇内的终端划分集合：已确认终端m e UACK，m芒CTlsmj ;未 确认终端n e Unack，设定一个计数器count，赋值count = Nnack; 步骤6 :对于每一个符合m e Uack且条件的终端m，利用其数据表Vm，找出符合 条件的w |νΗ,?"7幻，将&发送给基站； L 1 U NACK 步骤7 :对于基站收到的步骤6发来的所有的Vnu，选取出其中数值最大的一个，记为 va，b;将b作为接收数据的目的终端，将a作为发送数据块的信源终端，计数器count的值减 1 ; 步骤8 :在终端a和终端b之间建立通信链路，以用于将来传输数据块，随后对a和b所 属的集合进行如下更新：a, b e UACK，a e Uused，6 it/挪人-； 步骤9 :若所有的终端n e UAC：K，则跳到步骤12 ;若存在终端m e U_，且count > 0,则 跳到步骤6 ;若存在终端m e Unm，且count < 0,，则跳到步骤10 ; 步骤10 :选取一个符合条件c e Unacx的终端c，将符合条件的终端记为终端 [d i Uused d ; 步骤11 :若Umcjc = 0，则跳到步骤12 ;若Uauca. #0，则跳到步骤10 ; 步骤12 :建立一个多跳中继传输的路径图，等待正式开始传输数据。
2. 根据权利要求1所述的一种基于终端直通通信技术的多跳中继路由的设计方法，其 特征在于，所述方法步骤10的空洞处理方法包括： (1) 若存在终端VTJ = 1，2, 3, 4,符合以下两个条件：a)终端VTi与终端c之间存在链 路；b)终端VTi与某个终端d之间存在链路，则建立多跳链路d-VT i_c以传递数据，并对c 和 d 所属的集合进行如下更新：C，d e UACX，C e UUSED，J ? R5ED，i7AHCX ; (2) 若存在终端VTi和终端VT ji，j = 1，2, 3, 4,符合以下三个条件：a) VTjP VT』在同 一条边上；b)终端VL与终端c之间存在链路；c)终端VT i与某个终端d之间存在链路，则 建立多跳链路(I-VTi-VTj-C以传递数据，并对c和d所属的集合进行如下更新：c, d e UAeK， c ^ Uused, d ^ Uusm > c'd 史 UNACk 〇
3. 根据权利要求1所述的一种基于终端直通通信技术的多跳中继路由的设计方法，其 特征在于，所述方法的执行过程包括： 1)D2D分簇过程：在基站的控制管理下，所有需要被分发数据，且有资格被分发数据的 终端被分配到一个D2D簇内； 2) 终端链路数据初始化过程：各个终端通过互相发送信令的方式，获得彼此间通信链 路的信道参数，并对信道参数进行进一步处理； 3) 去空洞路由选择算法过程：通过该算法选取出中继路由，计算出数据传输的路径， 并且在网络含有空洞的情况下，给出了绕过空洞传输数据的方法。
4. 根据权利要求1所述的一种基于终端直通通信技术的多跳中继路由的设计方法，其 特征在于，所述方法采取多跳中继技术选取中继路由，构建数据传输路径，将相同的数据同 时分发给通信系统里的多个终端，并采用了去空洞的算法。
5. 根据权利要求1所述的一种基于终端直通通信技术的多跳中继路由的设计方法，其 特征在于：所述方法建立空洞的外接矩形，利用外接矩形的顶点附近的终端作为中继，利用 多跳中继技术传输数据。
6. 根据权利要求1所述的一种基于终端直通通信技术的多跳中继路由的设计方法，其 特征在于：所述方法应用于蜂窝无线通信系统下的多播场景。
【专利摘要】本发明公开了一种基于终端直通通信技术的多跳中继路由的设计方法，该方法通过让终端之间直接通信，减轻了蜂窝系统的负担，扩大了通信系统的容量。D2D通信系统通过引入中继技术，提高了通信网络的资源利用率和系统可靠性。为了应对一些需要大范围、低时延地发送相同的数据给多个终端的场景，该方法是以此选择路由并构建数据的传输路径。该方法亦针对会导致目的终端不可达的空洞现象，提出了解决方案。
【IPC分类】H04W40-22
【公开号】CN104735744
【申请号】CN201510127388
【发明人】邵世祥, 阮智昊
【申请人】南京邮电大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月23日