CN104135722B - 一种基站多用户广播发送数据的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基站多用户广播发送数据的方法，该方法使用多个移动用户对应的最差信道y1和已经积累的下载请求总数量y2作为评判标准，考虑用函数F(x)＝αx，x≥0描述的传输时间延迟、每个传输时隙的长度τ、请求下载的信息的传输速率C、每个时隙到达的请求数量均值λ、第一个请求到达后等待空闲信道所花的时间T、以及能量效率和时延的平衡因子w≥0，其中α是正常数，x为等待的时隙数量，确定如下的两个基站传输信息准则：1.当且或者2.当且本发明针对3G、4G等蜂窝移动通信系统下行链路中存在的大量相同的数据通信业务，通过引入一定的传输时延，能大幅度提高基站多用户广播的能量效率，同时充分利用信道带宽资源。

Description

一种基站多用户广播发送数据的方法
技术领域
本发明涉及电子通讯技术领域，特别是一种基站多用户广播发送数据的方法。
背景技术
在当前的3G，4G，4G－LTE系统中，存在大量的数据业务(例如，移动用户下载新闻、音乐和视频)。该业务的特点是：其主要集中在蜂窝移动通信系统的下行链路中(即上下行链路业务量强非对称性)；各个不同的移动用户可能下载完全相同的数据(业务强相似性)。这两个方面是数据业务区别于传统的语音业务最大特点。基于此，如果仍然在新一代通信系统中采取“用户请求－基站响应”的一对一服务模式，可以预见：由于基站大量重复发射完全相同的信息，小区的系统资源(包括信道和基站发射能量)被大量相同的请求所占用和消耗，从而整个系统处于较低效率的运行状态。
对上面提到的数据业务中面临的新挑战，一个很简单易行的解决办法是把该相同的数据信息在同一信道和同一时刻内，通过多用户广播(multicasting)技术发送给多个移动用户。通过这样做，可以极大的提高系统的能量利用效率：即单位能量可以满足更多的用户请求。但另一方面，在实际系统中，移动用户的下载请求是随机发生的；如果要在同一时刻服务多个不同时刻的请求，先到达的请求必然会被延迟一段时间再服务，从而给部分用户请求引入额外的时延。从上面的分析可以得知，多用户广播中存在时延和能量效率的折中。
现有的关于多用户广播调度算法，都没有考虑下载请求随机到达引起的用户时延问题。在本发明中，同时考虑请求的时延以及基站能量效率，定义为每个请求的平均消耗能量，这两个待优化的目标，并设计一个简单、高效、普适的多用户广播调度算法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种简单、高效、适应力强，通过引入一定的时延，能大幅度提高基站多用户广播的能量效率，同时节约信道带宽的一种基站多用户广播发送数据的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基站多用户广播发送数据的方法，通过引入一定的时延，提高基站多用户广播的能量效率，节约信道带宽，它包括以下步骤：
S0:初始化系统参数：下载信息的传输速率为C；τ为每个传输时隙的长度；用函数F(x)＝αx，x≥0计算下载请求的时延，其中α是正常数；定义常数w≥0作为时延的权重；
S1：初始化定时器，即将上一次基站开始发送数据之后第一个新的请求到达的时间作为第一时刻；
S2：启动计时器，继续接收新的用户数据下载请求；记从第一时刻开始到有一个空闲信道的时间为T；
S3：在当前时刻S，计算请求来源的移动用户的最差的信道为y1，定义其中第t-1时隙内到达的下载请求数量为Rt，其均值为E(Rt)＝λ，为每个请求来源的移动用户对应的信道，1≤it≤Rt，满足到第S-1时隙为止所积累的下载请求总数量为y2，则：
(1)当并且则立即发送信息；
(2)当并且则立即发送信息；
S4：重复步骤S1～S3。
所述的信息为多个用户向基站请求下载的同一个数据文件；数据文件的长度为任意时隙长度；基站端可用的信道数量为任意数量。
本发明的有益效果是：本发明针对3G、4G蜂窝移动通信系统下行链路中存在的大量相同的数据通信业务，通过引入一定的时延，能大幅度提高基站多用户广播的能量效率，同时节约信道带宽，特别针对随机到达的下载相同数据的用户请求，确定基站何时发送相同的该信息，而不满足条件时基站则保持静默等待更多的用户请求到达。
附图说明
图1为不同下载请求到达速率下本申请算法与最优算法比较图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
一种基站多用户广播发送数据的方法，通过引入一定的时延，提高基站多用户广播的能量效率，节约信道带宽，它包括以下步骤：
S0:初始化系统参数：下载信息的传输速率为C；τ为每个传输时隙的长度；用函数F(x)＝αx，x≥0计算下载请求的时延，其中α是正常数；定义常数w≥0作为时延的权重；
S1：初始化定时器，即将上一次基站开始发送数据之后第一个新的请求到达的时间作为第一时刻；
S2：启动计时器，继续接收新的用户数据下载请求；记从第一时刻开始到有一个空闲信道的时间为T；
S3：在当前时刻S，计算请求来源的移动用户的最差的信道为y1，定义其中第t-1时隙内到达的下载请求数量为Rt，其均值为E(Rt)＝λ，为每个请求来源的移动用户对应的信道，1≤it≤Rt，满足到第S-1时隙为止所积累的下载请求总数量为y2，则：
(1)当并且则立即发送信息；
(2)当并且则立即发送信息；
S4：重复步骤S1～S3。
所述的信息为多个用户向基站请求下载的同一个数据文件；数据文件的长度为任意时隙长度；基站端可用的信道数量为任意数量。
如图1所示，比较了本申请的算法，与最优的算法，在不同的下载请求到达速率E(Rt)＝0.5,1,2,4个请求每个时隙的情况下，所能达到的平均时延F(x)＝αx，x≥0与能量效率之间的折中关系，系数w取不同数值，从而可以达到曲线上的任何一点，其中下载请求到达速率＝请求数量/传输时隙。从该图可以看出，本申请中的算法，可以在不同参数情况下，达到近似最优的性能，图中本申请的算法表示为suboptimal scheme，最优算法表示为optimal stopping theory。同时，可以看出：当引入哪怕很小的平均时延，基站服务单个求情消耗的平均能量都能极大的降低。比如，当E(Rt)＝0.5时，平均时延为1个时隙时，相对与传统的“用户请求－基站响应”方式，即不允许时延方式时，基站能节约0.4/1.4＝28.6％的发射能量。另外，值得指出的是，本申请中的算法，只需要知道最差信道的数值和下载请求的平均到达速率；而最优算法需要知道这两个随机变量的分布信息，这在实际系统中很难准确估计到，因而本申请的算法比最优算法更易实现。

Claims (2)

1.一种基站多用户广播发送数据的方法，通过引入一定的时延，提高基站多用户广播的能量效率，节约信道带宽，其特征在于：它包括以下步骤：
S0:初始化系统参数：下载信息的传输速率为C；τ为每个传输时隙的长度；用函数F(x)＝αx，x≥0计算下载请求的时延，其中α是正常数；定义常数w≥0作为时延的权重；
S1：初始化定时器，即将上一次基站开始发送数据之后第一个新的请求到达的时间作为第一时刻；
S2：启动计时器，继续接收新的用户数据下载请求；记从第一时刻开始到有一个空闲信道的时间为T；
S3：在当前时刻S，计算请求来源的移动用户的最差的信道为y1，定义其中第t-1时隙内到达的下载请求数量为Rt，其均值为E(Rt)＝λ，为每个请求来源的移动用户对应的信道，1≤it≤Rt，满足其中a、b分别表示信道增益的取值最小和最大值，到第S-1时隙为止所积累的下载请求总数量为y2，则：
(1)当并且则立即发送信息；
(2)当并且则立即发送信息；
S4：重复步骤S1～S3。
2.根据权利要求1所述的一种基站多用户广播发送数据的方法，其特征在于：所述的信息为多个用户向基站请求下载的同一个数据文件；数据文件的长度为任意时隙长度；基站端可用的信道数量为任意数量。
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