專利名稱：一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)下基于業(yè)務(wù)內(nèi)容相關(guān)度的直連通信用戶對配對方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通訊領(lǐng)域，尤其涉及一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)基于業(yè)務(wù)內(nèi)容相關(guān)度的直連通信用戶對配對方法。
背景技術(shù)：
為了提高蜂窩網(wǎng)絡(luò)中資源利用率，緩解網(wǎng)絡(luò)中某些區(qū)域負(fù)載過重等問題， 蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的直連通信(也稱為D2D/P2P/M2M，Device-to-Device，Peer-to-Peer, Machine-to-Machine)成為發(fā)展熱點(diǎn)。采用直連通信方式的用戶直接與網(wǎng)絡(luò)中的其他終端設(shè)備進(jìn)行通信，傳遞或者獲取有用的信息，而不通過基站轉(zhuǎn)接。這可以在很大程度上減輕基站端的負(fù)載，并提高系統(tǒng)資源利用率。但如何尋找可以進(jìn)行D2D通信的D2D用戶對就成為一個(gè)問題。在現(xiàn)有的有關(guān)蜂窩網(wǎng)絡(luò)下D2D的研究中，大都假設(shè)系統(tǒng)中已經(jīng)存在連接好的D2D 用戶對，而研究方向主要是在假設(shè)已存在D2D用戶對的場景下進(jìn)行干擾管理和資源優(yōu)化， 很少關(guān)注如何選擇可以建立D2D連接的用戶對，即進(jìn)行D2D配對，而這個(gè)其實(shí)是D2D性能研究的一個(gè)前提。為了更好地解決D2D連接建立問題，本發(fā)明提出了一種基于業(yè)務(wù)內(nèi)容相關(guān)度的D2D用戶對選擇方法，從上層研究建立D2D連接的條件。通過綜合考慮上層的業(yè)務(wù)內(nèi)容、用戶之間的物理信道條件，如用戶之間的距離等，來更好地解決如何建立D2D連接這一關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)下基于業(yè)務(wù)內(nèi)容相關(guān)度的D2D用戶配對方法， 解決建立D2D連接的充分條件，即存在業(yè)務(wù)上的供求關(guān)系。具體步驟包括步驟一用戶進(jìn)行本地搜索。有業(yè)務(wù)需求的用戶設(shè)備(請求用戶)優(yōu)先以系統(tǒng)設(shè)定的探測功率向周圍用戶廣播業(yè)務(wù)請求索引信息或者單獨(dú)向已知的包含所需業(yè)務(wù)的用戶設(shè)備發(fā)送連接請求(類似藍(lán)牙)。如果在限定的時(shí)間內(nèi)存在用戶設(shè)備對該廣播信號正確響應(yīng)(響應(yīng)用戶)，則本地搜索成功，該請求用戶可以選擇最優(yōu)的響應(yīng)用戶擬建立D2D連接，并向基站發(fā)送D2D連接信息，并等待基站分配資源，D2D連接建立過程結(jié)束。其中，業(yè)務(wù)請求索引信息是能表征用戶業(yè)務(wù)請求的關(guān)鍵信息元素，類似于關(guān)鍵字。 為了減小干擾，設(shè)定的探測功率一般較小。D2D連接信息包括建立D2D連接的用戶ID、信道質(zhì)量等。用戶對廣播信息進(jìn)行響應(yīng)的條件是該用戶含有請求用戶所需的業(yè)務(wù)，并且有能力 (未處于繁忙狀態(tài))作為業(yè)務(wù)提供者，而正確響應(yīng)的情況是響應(yīng)用戶正確解調(diào)出請求用戶發(fā)送的業(yè)務(wù)請求。請求用戶選擇最優(yōu)的響應(yīng)用戶的原則可以是響應(yīng)速度最快的用戶等。本地搜索成功包含以下兩種情況第一種情況是請求用戶未知哪些用戶包含它所需信息，即通過廣播信道廣播其業(yè)務(wù)請求索引信息。如果廣播域內(nèi)存在其他用戶包含請求用戶的所需信息并同意建立D2D連接，則由響應(yīng)用戶向請求用戶發(fā)送響應(yīng)信號。請求用戶會選擇最先到達(dá)的響應(yīng)信號所對應(yīng)的響應(yīng)用戶作為D2D連接建立對象；第二種情況是請求用戶已知哪些(個(gè))用戶包含它所需信息，則請求用戶直接向?qū)?yīng)的用戶發(fā)送連接建立請求。如果這些用戶中存在愿與請求用戶建立D2D連接的響應(yīng)用戶，則D2D連接建立成功。步驟二 用戶報(bào)告業(yè)務(wù)請求。所有未能通過本地搜索建立D2D連接的用戶，在特定的時(shí)隙或者頻帶上向服務(wù)基站發(fā)送業(yè)務(wù)請求索引信息?；靖鶕?jù)每個(gè)請求用戶的索引信息從本地業(yè)務(wù)流存儲器中正確還原出各請求用戶實(shí)際需要的業(yè)務(wù)流。其中，基站側(cè)的本地業(yè)務(wù)流存儲器中備份著網(wǎng)絡(luò)中所有用戶存儲的業(yè)務(wù)流信息， 以及部分沒有在用戶端存儲的業(yè)務(wù)流信息。這些沒有在用戶端存儲的信息在需要的時(shí)候只能由基站直接向用戶提供。步驟三基站為請求用戶選擇響應(yīng)用戶。對于某特定的請求用戶，基站將步驟二中還原出的對應(yīng)業(yè)務(wù)流與網(wǎng)絡(luò)中所有用戶備份在基站端的業(yè)務(wù)流之間的相關(guān)度，按系統(tǒng)設(shè)定的原則選擇可以為請求用戶提供業(yè)務(wù)的響應(yīng)用戶集合。如果存在這樣的響應(yīng)用戶，則D2D 配對成功，由基站向D2D用戶對發(fā)送D2D鏈路信息，并分配資源；如果不存在這樣的響應(yīng)用戶，則D2D配對失敗，由基站直接向請求用戶發(fā)送資源(蜂窩用戶模式)。其中，業(yè)務(wù)流之間的相關(guān)度是對業(yè)務(wù)流之間相似度的一種度量，衡量響應(yīng)用戶中存儲的業(yè)務(wù)流能夠?yàn)檎埱笥脩籼峁┒嗌偎璧男畔⒘?。?jì)算方法如下
權(quán)利要求
1.一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)下基于業(yè)務(wù)內(nèi)容相關(guān)度的直連通信用戶對配對方法，其特征在于，包括以下步驟1)有業(yè)務(wù)需求的用戶優(yōu)先進(jìn)行本地搜索；請求用戶，即有業(yè)務(wù)需求的用戶設(shè)備，優(yōu)先以系統(tǒng)設(shè)定的探測功率向周圍用戶廣播業(yè)務(wù)請求索引信息或單獨(dú)向已知的包含所需業(yè)務(wù)的用戶設(shè)備發(fā)送連接建立請求；如果存在用戶設(shè)備對請求用戶的廣播信號進(jìn)行響應(yīng)，則本地搜索成功；響應(yīng)的用戶和請求用戶盡力直連通信鏈路并等待基站分配資源；2)用戶報(bào)告業(yè)務(wù)請求；所有未能通過本地搜索建立直連通信的用戶可以在特定的時(shí)隙或頻帶上向主服務(wù)基站發(fā)送業(yè)務(wù)請求索引信息；基站根據(jù)業(yè)務(wù)請求的索引信息從本地業(yè)務(wù)流存儲器中還原出用戶實(shí)際需要的業(yè)務(wù)流；如果本地業(yè)務(wù)存儲器中不存在所需的業(yè)務(wù)流，則由主服務(wù)基站向網(wǎng)絡(luò)中其他基站發(fā)送業(yè)務(wù)請求；所提的本地業(yè)務(wù)流存儲器是該基站以及該基站服務(wù)的用戶中包含的所有業(yè)務(wù)流的備份；3)基站為請求用戶選擇響應(yīng)用戶；如果恢復(fù)的業(yè)務(wù)流不在本地業(yè)務(wù)流存儲器中，則由基站為用戶提供業(yè)務(wù)；如果恢復(fù)的業(yè)務(wù)流在本地業(yè)務(wù)流存儲器中，則為了減輕負(fù)載，基站優(yōu)先從網(wǎng)絡(luò)中選擇可以為請求用戶提供業(yè)務(wù)的其他用戶設(shè)備建立直連通信；選擇的方法是計(jì)算2)中還原出的業(yè)務(wù)流與網(wǎng)絡(luò)中所有用戶備份的業(yè)務(wù)流之間的相關(guān)度，并按照相關(guān)度大于系統(tǒng)所設(shè)門限且最大的原則找到可以為請求用戶提供業(yè)務(wù)的響應(yīng)用戶；所提相關(guān)度計(jì)算方法如下
2.如權(quán)利要求1所述的一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)下基于業(yè)務(wù)內(nèi)容相關(guān)度的直連通信用戶對配對方法，其特征在于，用戶在有業(yè)務(wù)請求時(shí)并不是第一時(shí)間向基站發(fā)起請求，而是先通過自身的本地搜索試圖找到可以為自己提供業(yè)務(wù)的響應(yīng)用戶，這在一定程度上減輕了基站的負(fù)載。
3.如權(quán)利要求2中所述的一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)下基于業(yè)務(wù)內(nèi)容相關(guān)度的直連通信用戶對配對方法，其特征在于，用戶在進(jìn)行本地搜索時(shí)可以根據(jù)自身的不同信息狀態(tài)，采用不同的本地搜索方法來提供本地搜索成功率；如果對周圍用戶的業(yè)務(wù)狀態(tài)完全未知，則采用本地廣播的方式；如果已知含有所需業(yè)務(wù)的用戶信息，則采用單播或者多播的方式。
4.如權(quán)利要求1所述的一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)下基于業(yè)務(wù)內(nèi)容相關(guān)度的直連通信用戶對配對方法，其特征在于，在本地搜索失效之后，用戶才嘗試向基站報(bào)告業(yè)務(wù)需求，并由基站恢復(fù)出用戶所需的實(shí)際業(yè)務(wù)流。
5.如權(quán)利要求4所述的一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)下基于業(yè)務(wù)內(nèi)容相關(guān)度的直連通信用戶對配對方法，其特征在于，基站在恢復(fù)用戶所需的實(shí)際業(yè)務(wù)流時(shí)，首先嘗試從本地業(yè)務(wù)流存儲器中恢復(fù)出用戶所需的實(shí)際業(yè)務(wù)流；如果本地業(yè)務(wù)流存儲器中不存在，則向網(wǎng)絡(luò)中其他基站進(jìn)行業(yè)務(wù)請求。
6.如權(quán)利要求1所述的一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)下基于業(yè)務(wù)內(nèi)容相關(guān)度的直連通信用戶對配對方法，其特征在于，基站根據(jù)不同的業(yè)務(wù)流恢復(fù)情況選擇不同的傳輸模式；如果恢復(fù)的業(yè)務(wù)流不在本地業(yè)務(wù)流存儲器中，則由基站為用戶提供業(yè)務(wù)；如果恢復(fù)的業(yè)務(wù)流在本地業(yè)務(wù)流存儲器中，基站優(yōu)先選擇網(wǎng)絡(luò)中的其他用戶為請求用戶提供業(yè)務(wù)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)下基于業(yè)務(wù)內(nèi)容相關(guān)度的直連通信用戶對配對方法，其特征在于，基站優(yōu)先選擇網(wǎng)絡(luò)中其他用戶為請求用戶提供業(yè)務(wù)，選擇的方法是計(jì)算由基站恢復(fù)出的業(yè)務(wù)流與網(wǎng)絡(luò)中用戶備份的業(yè)務(wù)流之間的相關(guān)度；計(jì)算方法如下
8.如權(quán)利要求7所述的一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)下基于業(yè)務(wù)內(nèi)容相關(guān)度的直連通信用戶對配對方法，其特征在于，I代表互信息，H代表熵；分子表示響應(yīng)用戶的業(yè)務(wù)流可以為請求用戶提供的信息總量，分母表示請求用戶對信息總量的要求，整個(gè)式子表示按照請求用戶所需的信息總量進(jìn)行歸一化的、響應(yīng)用戶的業(yè)務(wù)流可以為請求用戶提供的信息量。
9.如權(quán)利要求1所述的一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)下基于業(yè)務(wù)內(nèi)容相關(guān)度的直連通信用戶對配對方法，其特征在于，按相關(guān)度大于系統(tǒng)所設(shè)門限且最大的原則為請求用戶選擇可為其提供業(yè)務(wù)的用戶。
10.如權(quán)利要求1所述的一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)下基于業(yè)務(wù)內(nèi)容相關(guān)度的直連通信用戶對配對方法，其特征在于，在直連通信的用戶對之間業(yè)務(wù)傳遞完畢之后，由請求用戶向基站報(bào)告業(yè)務(wù)完成消息；基站根據(jù)用戶的報(bào)告信息刪除已存的業(yè)務(wù)請求記錄并更新基站本地存儲器中的業(yè)務(wù)信息以及對應(yīng)的用戶信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)下直連通信用戶對的配對方法，涉及通信領(lǐng)域，能夠根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)需求和網(wǎng)絡(luò)中各用戶所含有的業(yè)務(wù)內(nèi)容選擇適合建立直連通信的用戶對，傳遞或獲取有用的信息。這可以在很大程度上減輕基站端負(fù)載，有效提高系統(tǒng)資源利用率。本發(fā)明的方法包括在用戶有業(yè)務(wù)需求時(shí)，優(yōu)先通過本地搜索發(fā)現(xiàn)可以為自己提供業(yè)務(wù)的用戶來建立直連通信；在本地搜索失效時(shí)，有業(yè)務(wù)需求的用戶向基站發(fā)出業(yè)務(wù)請求，由基站按照業(yè)務(wù)流之間相關(guān)度大于所設(shè)門限且最大的原則為請求用戶選擇出可以為該用戶提供業(yè)務(wù)的用戶建立直連通信。所述業(yè)務(wù)流之間的相關(guān)度是衡量業(yè)務(wù)流之間相似程度的物理量。本發(fā)明實(shí)施例主要用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)下直連通信的連接建立過程。
文檔編號H04W4/06GK102547590SQ201110444800
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者張欣, 曹亙, 祝曉悅, 謝龍, 隗合建 申請人:北京郵電大學(xué)