CN105530203A - D2d通信链路的接入控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种D2D通信链路的接入控制方法及系统，所述方法包括：判断当前D2D通信链路的数据传输的业务类型；在所述数据传输的业务类型为时间敏感型时，根据所述当前D2D通信链路的社交信息建立所述D2D通信链路数据传输的连接时间的数学模型；根据所述连接时间的数学模型计算所述当前D2D通信链路的接入成功率；将所述当前D2D通信链路接入成功率与预设目标成功概率进行比较，若所述当前D2D通信链路接入成功率大于或等于预设目标成功概率，则将所述当前D2D通信链路加入符合接入控制的准入集合。由上述方法获得D2D通信链路的接入成功率，保证D2D通信链路的服务质量需求，提升D2D通信链路的选择速率。

Description

D2D通信链路的接入控制方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种D2D通信链路的接入控制方法及系统。

背景技术

近年来，随着智能移动终端的出现，现代生活发生了巨大的改变，当今的生活越来越多地依赖于无所不在的高速高质量的无线网络。然而，由此而产生的无线流量的爆炸性增长却受到了现网容量，网络带宽等的限制。现有技术中，在蜂窝移动通信系统中引入设备到设备(Device-to-Device，简称D2D)技术，可以使系统利用D2D通信链路的短距离特点和用户设备(UserEquipment，简称UE)广泛分布的有利条件，有效节省频谱资源，实现资源空分复用增益，适应本地数据共享业务需求，提供具有灵活适应能力的数据服务，显著提高系统容量。在蜂窝移动通信系统中引入D2D技术，是指形成蜂窝通信和D2D通信共存的情况。部分UE仍以蜂窝通信模式通过基站进行信息转发和通信，部分UE则以终端直连模式进行数据的直接传输。根据D2D通信UE与蜂窝网络共享资源的方式，可以进一步将D2D的UE模式分成非正交的资源共享模式(UnderlayMode)和正交的资源共享模式(OverlayMode)。

D2D正交的资源共享模式是指D2D通信UE与蜂窝网UE使用正交的时频资源，相互之间不会形成干扰，但频谱资源的利用效率较低。

D2D非正交的资源共享模式是指D2D通信UE与蜂窝用户使用相同的时频资源，相互之间会形成干扰。但资源利用率很高。为了避免使用相同资源的UE之间的干扰，这些UE一般不能使用最大发射功率进行发射。通常情况下，基站会按照一定的规则(例如系统吞吐量最大化、系统功率效率最大化等)对两类UE的功率进行设定,也会分配由哪些D2D通信UE和蜂窝网UE共享相同的资源。

值得注意的是，社交网络最近的蓬勃发展也催生了许多关于社交的研究，这些研究涉及诸多的领域，而其目的是利用个体或群体的社交特征去分析用户的行为习惯和人群间的相互联系结构。并利用这些信息去做相应通信模式控制、资源分配、调度、等一系列的系统设计与优化工作。在通信的领域内，充分利用这些社交信息，将对在4G网络中自适应有效地建立高效的D2D连接起到了决定性作用，乃至对于未来网络中包容异种网络结构并存奠定了基础。

目前，大部分的D2D研究工作都是从纯粹的技术角度出发关注于包括网络的拓扑，干扰管理和资源分配等问题。这些工作通常是研究如何在一条已经创建好的D2D链路上的蜂窝网UE和D2D通信UE之间进行预定的资源分享。而鲜有研究利用潜在的D2D节点的社交行为信息来进行链路初始化(接入控制)以保证D2D链路的服务质量需求(QualityofService，简称QoS)，即传输成功率。由于D2D通信UE的距离是创建D2D链路的先决条件，因此利用社交互动信息在创建链路之前预告链路接入的成功率是十分有必要的。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种D2D通信链路的接入控制方法及系统，可提供D2D通信链路的接入成功率，保证D2D通信链路的服务质量需求。

第一方面，本发明提供一种设备到设备通信链路的接入控制方法，其特征在于，所述方法包括：

判断当前设备到设备D2D通信链路的数据传输的业务类型；

在所述数据传输的业务类型为时间敏感型时，根据所述当前D2D通信链路的社交信息建立所述D2D通信链路数据传输的连接时间的数学模型；

根据所述连接时间的数学模型计算所述当前D2D通信链路的接入成功率；

将所述当前D2D通信链路接入成功率与预设目标成功概率进行比较，若所述当前D2D通信链路接入成功率大于或等于预设目标成功概率，则将所述当前D2D通信链路加入符合接入控制的准入集合；

其中，所述时间敏感型的数据传输为单次连接能够传输完毕的数据传输类型。

可选地，所述方法还包括：

在所述数据传输的业务类型为时间非敏感型时，根据所述当前D2D通信链路的社交信息建立所述当前D2D通信链路连接次数的数学模型；

根据所述连接次数的数学模型计算所述当前D2D通信链路的接入成功率；

将所述当前D2D通信链路接入成功率与预设目标成功概率进行比较，若所述当前D2D通信链路接入成功率大于或等于预设目标成功概率，则将所述当前D2D通信链路加入准入集合；

其中，所述时间非敏感型的数据传输为多次连接进行数据传输的数据传输类型。

可选地，所述根据所述当前D2D通信链路的社交信息建立所述D2D通信链路数据传输的连接时间的数学模型，具体为：

根据所述当前D2D通信链路的社交信息将所述D2D通信链路数据传输的连接时间建模为一个连续的随机变量T。

可选地，所述根据所述连接时间的数学模型计算所述当前D2D通信链路的接入成功率，具体包括：

利用第一公式计算当前D2D通信链路的最大链路速率

根据所述随机变量T和最大链路速率通过第二公式计算所述当前D2D通信链路的接入成功率Pr_s；

其中，第一公式为：

$R_j^d={\log }_2(1+\frac{P_j^d{g}_j}{{P_i}^c{h}_{i,j}+{\mathrm{\σ}}_N^2})$

为D2D通信链路j的发射功率，g_j为D2D通信链路j的信道增益，P_i ^c为蜂窝用户i的发射功率，h_i,j为蜂窝用户i到D2D通信链路的信道增益，为噪声功率；

第二公式为：

${\mathrm{Pr}}_s=\mathrm{Pr}\{T\≥\frac{Z}{R_j^d}\}=\mathrm{Pr}\{R_j^d\≥\frac{Z}{T}\}$

Z为所述D2D通信链路数据传输的比特数，为最小连接持续时间；

其中，i、j和Z为正整数。

可选地，所述根据所述连接次数的数学模型计算所述当前D2D通信链路的接入成功率，具体包括：

利用第三公式计算所述D2D通信链路连接次数K的概率分布；

根据所述D2D通信链路连接次数K的概率分布，通过第四公式计算所述当前D2D通信链路的接入成功率Pr_s；

其中，第三公式为：

$P(K=i)=\frac{e^{-\mathrm{\λ}{\mathrm{\δ}}_{\max }}{\left({\mathrm{\δ}}_{\max }\mathrm{\λ}\right)}^i}{i!}$

δ_max为Z比特数据块的最大容许延迟，Z为所述D2D通信链路数据传输的比特数；

第四公式为：

${\mathrm{Pr}}_s=\underset{i=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Pr}\{\left(\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{T}_k\right)R_j^d\≥Z|K=i\}\·\frac{e^{-\mathrm{\λ}{\mathrm{\δ}}_{\max }}{\left({\mathrm{\δ}}_{\max }\mathrm{\λ}\right)}^i}{i!}$

为第K次相遇的连接持续时间，λ为单位时间内的相遇平均次数；

其中，i、j、λ、Z和K为正整数。

可选地，所述第一公式为香农公式。

第二方面，本发明提供一种D2D通信链路的接入控制系统，其特征在于，所述系统包括：

业务类型判断单元，用于判断当前D2D通信链路的数据传输的业务类型；

连接时间建模单元，用于在所述数据传输的业务类型为时间敏感型时，根据所述当前D2D通信链路的社交信息建立所述D2D通信链路数据传输的连接时间的数学模型；

接入成功率计算单元，用于根据所述连接时间的数学模型计算所述当前D2D通信链路的接入成功率；

准入单元，将所述当前D2D通信链路接入成功率与预设目标成功概率进行比较，若所述当前D2D通信链路接入成功率大于或等于预设目标成功概率，则将所述当前D2D通信链路加入符合接入控制的准入集合；

其中，所述时间敏感型的数据传输为单次连接能够传输完毕的数据传输类型。

可选地，所述系统还包括：

连接次数建模单元，用于在所述数据传输的业务类型为时间非敏感型时，根据所述当前D2D通信链路的社交信息建立所述当前D2D通信链路连接次数的数学模型；

相应地，所述接入成功率计算单元，用于根据所述连接次数的数学模型计算所述当前D2D通信链路的接入成功率；

所述准入单元，用于将所述当前D2D通信链路接入成功率与预设目标成功概率进行比较，若所述当前D2D通信链路接入成功率大于或等于预设目标成功概率，则将所述当前D2D通信链路加入符合接入控制的准入集合；

其中，所述时间非敏感型的数据传输为多次连接进行数据传输的数据传输类型。

可选地，所述接入成功率计算单元，具体用于：

在所述数据传输的业务类型为时间敏感型时，利用第一公式计算当前D2D通信链路的最大链路速率

根据所述随机变量T和最大链路速率通过第二公式计算所述当前D2D通信链路的接入成功率Pr_s；

其中，第一公式为：

$R_j^d={\log }_2(1+\frac{P_j^d{g}_j}{{P_i}^c{h}_{i,j}+{\mathrm{\σ}}_N^2})$

为D2D通信链路j的发射功率，g_j为D2D通信链路j的信道增益，P_i ^c为蜂窝用户i的发射功率，h_i,j为蜂窝用户i到D2D通信链路的信道增益，为噪声功率；

第二公式为：

${\mathrm{Pr}}_s=\mathrm{Pr}\{T\≥\frac{Z}{R_j^d}\}=\mathrm{Pr}\{R_j^d\≥\frac{Z}{T}\}$

Z为所述D2D通信链路数据传输的比特数，为最小连接持续时间；

其中，i、j和Z为正整数。

可选地，所述接入成功率计算单元，具体用于：

在所述数据传输的业务类型为时间非敏感型时，利用第三公式计算所述D2D通信链路连接次数K的概率分布；

根据所述D2D通信链路连接次数K的概率分布，通过第四公式计算所述当前D2D通信链路的接入成功率Pr_s；

其中，第三公式为：

$P(K=i)=\frac{e^{-\mathrm{\λ}{\mathrm{\δ}}_{\max }}{\left({\mathrm{\δ}}_{\max }\mathrm{\λ}\right)}^i}{i!}$

δ_max为Z比特数据块的最大容许延迟，Z为所述D2D通信链路数据传输的比特数；

第四公式为：

${\mathrm{Pr}}_s=\underset{i=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Pr}\{\left(\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{T}_k\right)R_j^d\≥Z|K=i\}\·\frac{e^{-\mathrm{\λ}{\mathrm{\δ}}_{\max }}{\left({\mathrm{\δ}}_{\max }\mathrm{\λ}\right)}^i}{i!}$

为第K次相遇的连接持续时间，λ为单位时间内的相遇平均次数；

其中，i、j、λ、Z和K为正整数。

由上述技术方案可知，本发明的D2D通信链路的接入控制方法及系统，通过判断当前D2D通信链路的数据传输的业务类型；在所述数据传输的业务类型为时间敏感型时，根据所述当前D2D通信链路的社交信息建立所述D2D通信链路数据传输的连接时间的数学模型；根据所述连接时间的数学模型计算所述当前D2D通信链路的接入成功率；将所述当前D2D通信链路接入成功率与预设目标成功概率进行比较，若所述当前D2D通信链路接入成功率大于或等于预设目标成功概率，则将所述当前D2D通信链路加入符合接入控制的准入集合，由此，获得当前D2D通信链路的接入成功率，D2D通信链路保证D2D通信链路的服务质量需求，提升D2D通信链路的选择速率。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的D2D通信链路的接入控制方法的流程示意图；

图2A为本发明另一实施例提供的D2D通信链路的接入控制方法的流程示意图；

图2B为图2A所示方法的应用场景示意图；

图3A为单次传输模式下信噪比lnα与数据块Z/q的关系曲线图；

图3B为接入成功率为0.8时信噪比α作为β的关系曲线图；

图3C为目标成功概率为0.8时的接入成功率曲线图；

图3D为多次传输模式下Z/q与α的关系曲线图；

图3E为λδ_max和Z/q设为不同的值情况下的α与β的关系曲线图；

图3F为目标成功概率为0.8时的β与接入成功率的关系曲线图；

图4为本发明一实施例提供的D2D通信链路的接入控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明一实施例提供的D2D通信链路的接入控制方法的流程示意图，如图1所示，本实施例的D2D通信链路的接入控制方法如下所述。

101、判断当前D2D通信链路的数据传输的业务类型。

举例来说，所述当前D2D通信链路的数据传输的业务类型可分为时间敏感型的数据传输和时间非敏感型的数据传输。

102、在所述数据传输的业务类型为时间敏感型时，根据所述当前D2D通信链路的社交信息建立所述D2D通信链路数据传输的连接时间的数学模型。

应该说明的是，所述时间敏感型的数据传输为单次连接能够传输完毕的数据传输类型，如即时消息类的业务都为时间敏感型的数据传输。

举例来说，社交信息可为D2D通信链路双方的社交交互历史记录，当然，所述社交信息还可包括其它可用于数学建模的数据或信息，本发明不对其进行限定。

对于时间敏感型的数据传输需要在单次连接中传输完毕，因此本实施例根据当前D2D通信链路的社交信息将所述D2D通信链路数据传输的连接时间建模为一个连续的随机变量T，其概率密度函数可为f(T)。

103、根据所述连接时间的数学模型计算所述当前D2D通信链路的接入成功率。

举例来说，对于一个既定蜂窝网资源，例如CUEi，其准入的D2D通信链路应该为能够保证传输Z个比特的数据时的成功概率即为此D2D通信链路的接入成功率。

104、将所述当前D2D通信链路接入成功率与预设目标成功概率进行比较，若所述当前D2D通信链路接入成功率大于或等于预设目标成功概率，则将所述当前D2D通信链路加入符合接入控制的准入集合。

应该说明的是，所述预设的目标值为预先设定的目标成功概率，针对不同的情况，目标成功概率可取值不同，如将目标成功概率设定为0.8。当所述当前D2D通信链路接入成功率大于或等于预设目标成功概率时，本实施例即可认为当前的D2D通信链路符合接入控制要求，将其加入到符合接入控制的准入集合，而所述当前D2D通信链路接入成功率小于目标成功概率时，则不能将其加入准入集合。

本实施例的D2D通信链路的接入控制方法，通过判断当前D2D通信链路的数据传输的业务类型；在所述数据传输的业务类型为时间敏感型时，根据所述当前D2D通信链路的社交信息建立所述D2D通信链路数据传输的连接时间的数学模型；根据所述连接时间的数学模型计算所述当前D2D通信链路的接入成功率；将所述当前D2D通信链路接入成功率与预设目标成功概率进行比较，若所述当前D2D通信链路接入成功率大于或等于预设目标成功概率，则将所述当前D2D通信链路加入符合接入控制的准入集合，由此，获得当前D2D通信链路的接入成功率，保证D2D通信链路的服务质量需求，提升D2D通信链路的选择速率。

图2A为本发明另一实施例提供的D2D通信链路的接入控制方法的流程示意图，本实施例的应用场景如图2B所示，已知有M个D2D用户设备对和N个蜂窝用户设备并存，共用网络的上行链路资源。可用C＝{1,2,...,N}和D＝{1,2,...,M}来分别表示D2D用户设备对和蜂窝用户设备的集合。同时我们设定场景中的节点是静止或者低速运动的，从而能获得信道状态信息(ChannelStateInformation，简称CSI)。同时，对D2D用户设备对和蜂窝用户设备均采用大规模路径损耗信道模型。

如图2A所示，本实施例的D2D通信链路的接入控制方法如下所述。

201、判断当前D2D通信链路的数据传输的业务类型，在所述数据传输的业务类型为时间敏感型时，执行步骤202至步骤203；在所述数据传输的业务类型为时间非敏感型时，执行步骤202’至203’。

202、在所述数据传输的业务类型为时间敏感型时，根据所述当前D2D通信链路的社交信息建立所述D2D通信链路数据传输的连接时间的数学模型。

203、根据所述连接时间的数学模型计算所述当前D2D通信链路的接入成功率。

举例来说，步骤203可包括下述的图中未示出的子步骤2031和子步骤2032：

2031、利用第一计算当前D2D通信链路的最大链路速率所述第一公式为：

$R_j^d={\log }_2(1+\frac{P_j^d{g}_j}{{P_i}^c{h}_{i,j}+{\mathrm{\σ}}_N^2})$

其中，为D2D通信链路j的发射功率，g_j为D2D通信链路j的信道增益，P_i ^c为蜂窝用户i的发射功率，h_i,j为蜂窝用户i到D2D通信链路的信道增益，为噪声功率；

举例来说，上述的第一公式可为香农公式。

2032、根据所述随机变量T和最大链路速率通过第二公式计算所述当前D2D通信链路的接入成功率Pr_s，所述第二公式为：

${\mathrm{Pr}}_s=\mathrm{Pr}\{T\≥\frac{Z}{R_j^d}\}=\mathrm{Pr}\{R_j^d\≥\frac{Z}{T}\}$

其中，Z为所述D2D通信链路数据传输的比特数，为最小连接持续时间。

应该说明的是，步骤203中的i、j和Z都为正整数。

可理解的是，为了满足成功传输的需要，所需要的最小连接持续时间为传输数据的比特数Z与最大链路速率的商即

在一种可能的实现方式中，前述图2A所示的方法在步骤201之后，还可包括下述的步骤202’和203’：

202’、在所述数据传输的业务类型为时间非敏感型时，根据所述当前D2D通信链路的社交信息建立所述当前D2D通信链路连接次数的数学模型。

应该说明的是，所述时间非敏感型的数据传输为多次连接进行数据传输的数据类型。

203’、根据所述连接次数的数学模型计算所述当前D2D通信链路的接入成功率。

举例来说，步骤203’可包括下述的图中未示出的子步骤2031’和子步骤2032’：

2031’、利用第三公式计算所述D2D通信链路连接次数K的概率分布，所述第三公式为：

$P(K=i)=\frac{e^{-\mathrm{\λ}{\mathrm{\δ}}_{\max }}{\left({\mathrm{\δ}}_{\max }\mathrm{\λ}\right)}^i}{i!}$

其中，δ_max为Z比特数据块的最大容许延迟，Z为所述D2D通信链路数据传输的比特数。

应该说明的是，对于时间非敏感型的数据传输，由于其允许在多次连接中进行传输，因此可建模为带有延迟容忍的多次相遇传输，即数据传输设置相应的最大延迟容忍。

由上述的公式可知，两个用户在一定时间内的相遇次数K为服从参数为λ的泊松公布，因此在联系时间为δ_max时的相遇次数分布服从参数为λδ_max的泊松分布。

2032’、根据所述D2D通信链路连接次数K的概率分布，通过第四公式计算所述当前D2D通信链路的接入成功率Pr_s，所述第四公式为

${\mathrm{Pr}}_s=\underset{i=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Pr}\{\left(\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{T}_k\right)R_j^d\≥Z|K=i\}\·\frac{e^{-\mathrm{\λ}{\mathrm{\δ}}_{\max }}{\left({\mathrm{\δ}}_{\max }\mathrm{\λ}\right)}^i}{i!}$

其中，T_k为第K次相遇的连接持续时间，λ为单位时间内的相遇平均次数。

可以理解的是，在联系时间为δ_max内完成Z比特数据传输，则要求在相遇时间内完成的数据传输大于或等于Z。

应该说明的是，上述步骤203’中的i、j、λ、Z和K为正整数。

当上述的步骤202至步骤203，或步骤202’至步骤203’执行完毕后，执行步骤204：

204、将所述当前D2D通信链路接入成功率与预设目标成功概率进行比较，若所述当前D2D通信链路接入成功率大于或等于预设目标成功概率，则将所述当前D2D通信链路加入符合接入控制的准入集合。

举例来说，对于时间敏感型的数据传输，允许重复利用蜂窝网资源CUEi的资源的D2D通信链路的准入集合可表示为：

$D_i=\{j\∈D:{\mathrm{Pr}}_s(g_j,h_{i,j},T)\≥v_{\min }^d\}$

相应的，对于时间非敏感型的数据传输，允许复用蜂窝网资源CUEi的资源的D2D通信链路的准入集合可表示为：

$D_i=\{j\∈D:{\mathrm{Pr}}_s(g_j,h_{i,j},T)\≥v_{\min }^d\}$

其中，为预设目标成功概率。

另外，在具体应用中，还可对以上两种模型做进一步分析。

举例来说，作为一个特例，可考虑D2D通信链路j的信道增益g_j和蜂窝用户i到D2D通信链路的信道增益h_i,j的概率分布都服从独立指数分布：

$f_{g_j}\left(x\right)=\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_g}{e}^{-\frac{x}{{\mathrm{\γ}}_g}}u\left(x\right)$

$f_{g_{i,j}}\left(x\right)=\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_h}{e}^{-\frac{x}{{\mathrm{\γ}}_h}}u\left(x\right)$

其中，和分别为两指数分布的参数，u(x)表示单位阶跃函数。此处应该说明的是，本发明可以应用于任何测量和估计到的信道分布函数，而非仅限于指数分布函数。

在单次传输的情况下，设连接时间T服从指数分布，而能够满足要求的准入D2D对的集合为：

${\mathrm{Pr}}_s=\mathrm{Pr}\{R_j^d>\frac{Z}{T}\}=\mathrm{Pr}\{\frac{P_j^d{g}_i}{{P_i}^c{h}_{i,j}+{\mathrm{\σ}}_N^2}\≥2^{\frac{Z}{T}}-1\}\≥v_{\min }^d$

设T’＝T/q，为了便于分析成功的概率，将上式重新写为：

${\mathrm{Pr}}_s=\mathrm{Pr}\{R_j^d\frac{T}{q}\≥\frac{Z}{q}\}=\mathrm{Pr}\{R_j^d{T}^{\′}\≥\frac{Z}{q}\}$

带入最大链路速率的累积分布函数，可以得到：

${\mathrm{Pr}}_s={\mathrm{Pr}}_s(\mathrm{\α},\mathrm{\β},Z/q)={\∫}_0^{\∞}\frac{\mathrm{\α}}{\mathrm{\α}+\mathrm{\β}(2^{\frac{Z/q}{t}}-1)}\exp (-\frac{2^{\frac{Z/q}{t}}-1}{\mathrm{\α}}-t)\mathrm{dt}$

从上述表达式，可以得出以下结论：

Pr_s随着β增大严格的递减，随着α增大严格的递增；

Prs随着Z增大严格的递减，随着q增大严格的递增。

在允许多次传输的情况下，假设T_k服从独立指数分布，服从已知的一种分布，以同信道指数分布对应的爱尔兰(Erlangen)分布为特例，其概率密度函数为：

$f_{T_s}(x,K,q)=\frac{x^{K-1}{e}^{-x/q}}{q^K\mathrm{\Γ}\left(K\right)}$

由于T_s/q服从(K,1)的爱尔兰分布，则在K次相遇内传输数据成功的概率记做Pr_s[k]，表达式为：

${\mathrm{Pr}}_s\left[k\right]=\mathrm{Pr}\{\left(\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{T}_k\right)R_j^d\≥Z\}={\∫}_0^{\∞}\frac{\mathrm{\α}}{\mathrm{\α}+\mathrm{\β}(2^{\frac{Z/q}{t}}-1)}\exp (-\frac{2^{\frac{Z/q}{t}}-1}{\mathrm{\α}})\frac{t^{K-1}{e}^{-t}}{\mathrm{\Γ}\left(K\right)}\mathrm{dt}$

通过求偏导可确认Pr_s是δ_max的增函数。

通过上述关于单次和多次相遇传输的D2D链路的成功传输概率的分析，就可以提出基于成功传输概率的数值上的D2D准入策略，同时提供基于所观察到的数值结果的低复杂度的D2D准入解，如图3A至图3F所示。

图3A示出了单次传输模式下，信噪比lnα作为一个数据块大小的Z/q为自变量的函数曲线，不同的D2D通信链路以和 $\mathrm{\α}=P_j^d{\mathrm{\γ}}_g/{\mathrm{\σ}}_N^2$ 值进行区别。

图3B示出了信噪比α作为β的函数在不同的Z/q值时的曲线。从图3B中可以看出，对于确定的成功概率，D2D通信链路的α和β的关系可以为近似的线性：

α≈κβ+b

依据图中的信息和隐函数定理，可以推出α同β的关系近似为：

α≈bβ+b

运用上面的近似关系绘制了在设定目标成功概率为为0.8时的接入成功率图，如图3C所示。

图3D示出了多次传输的模式下，与α的函数曲线。其中干扰噪声的比率β设为0，不同的曲线代表了在不同的λδ_max的情况。

图3E示出了λδ_max和Z/q设为不同的值时，α与β的关系曲线。与图3B相比可知，α的值显著的降低。从图3E中仍然可得到之前的近似的线性关系，并近似为α＝bβ+b，其中b相当于图3D中曲线上的值。

图3F示出了为0.8时，β与接入成功率Pr_s的关系曲线。

由上述技术方案可知，本发明的D2D通信链路的接入控制方法，通过判断当前D2D通信链路的数据传输的业务类型；针对所述数据传输的业务类型为不同类型，根据所述当前D2D通信链路的社交信息建立所述D2D通信链路数据传输的相关参数的数学模型；计算所述当前D2D通信链路的接入成功率；将所述当前D2D通信链路接入成功率与预设目标成功概率进行比较，若所述当前D2D通信链路接入成功率大于或等于预设目标成功概率，则将所述当前D2D通信链路加入符合接入控制的准入集合，由此，获得当前D2D通信链路的接入成功率，D2D通信链路保证D2D通信链路的服务质量需求，提升D2D通信链路的选择速率。

图4示出了本发明一实施例提供的D2D通信链路的接入控制系统的结构示意图，如图4所示，本实施例的D2D通信链路的接入控制系统包括：业务类型判断单元41、连接时间建模单元42、接入成功率计算单元43、准入单元44，

其中，业务类型判断单元41，用于判断当前D2D通信链路的数据传输的业务类型；

连接时间建模单元42，用于在所述数据传输的业务类型为时间敏感型时，根据所述当前D2D通信链路的社交信息建立所述D2D通信链路数据传输的连接时间的数学模型；

接入成功率计算单元43，用于根据所述连接时间的数学模型计算所述当前D2D通信链路的接入成功率；

准入单元44，将所述当前D2D通信链路接入成功率与预设目标成功概率进行比较，若所述当前D2D通信链路接入成功率大于或等于预设目标成功概率，则将所述当前D2D通信链路加入符合接入控制的准入集合；

所述时间敏感型的数据传输为单次连接能够传输完毕的数据传输类型。

可选地，所述接入成功率计算43单元，具体用于：

在所述数据传输的业务类型为时间敏感型时，利用第一公式计算当前D2D通信链路的最大链路速率

根据所述随机变量T和最大链路速率通过第二公式计算所述当前D2D通信链路的接入成功率Pr_s；

其中，第一公式为：

$R_j^d={\log }_2(1+\frac{P_j^d{g}_j}{{P_i}^c{h}_{i,j}+{\mathrm{\σ}}_N^2})$

为D2D通信链路j的发射功率，g_j为D2D通信链路j的信道增益，P_i ^c为蜂窝用户i的发射功率，h_i,j为蜂窝用户i到D2D通信链路的信道增益，为噪声功率；

第二公式为：

${\mathrm{Pr}}_s=\mathrm{Pr}\{T\≥\frac{Z}{R_j^d}\}=\mathrm{Pr}\{R_j^d\≥\frac{Z}{T}\}$

Z为所述D2D通信链路数据传输的比特数，为最小连接持续时间；

其中，i、j和Z为正整数。

可选地，本实施例的D2D通信链路的接入控制系统还包括图中未示出的连接次数建模单元，用于在所述数据传输的业务类型为时间非敏感型时，根据所述当前D2D通信链路的社交信息建立所述当前D2D通信链路连接次数的数学模型；

相应地，所述接入成功率计算单元43，用于根据所述连接次数的数学模型计算所述当前D2D通信链路的接入成功率；

所述准入单元44，用于将所述当前D2D通信链路接入成功率与预设目标成功概率进行比较，若所述当前D2D通信链路接入成功率大于或等于预设目标成功概率，则将所述当前D2D通信链路加入符合接入控制的准入集合；

所述时间非敏感型的数据传输为多次连接进行数据传输的数据传输类型。

可选地，所述接入成功率计算单元43，具体用于：

在所述数据传输的业务类型为时间非敏感型时，利用第三公式计算所述D2D通信链路连接次数K的概率分布；

根据所述D2D通信链路连接次数K的概率分布，通过第四公式计算所述当前D2D通信链路的接入成功率Pr_s；

其中，第三公式为：

$P(K=i)=\frac{e^{-\mathrm{\λ}{\mathrm{\δ}}_{\max }}{\left({\mathrm{\δ}}_{\max }\mathrm{\λ}\right)}^i}{i!}$

δ_max为Z比特数据块的最大容许延迟，Z为所述D2D通信链路数据传输的比特数；

第四公式为：

${\mathrm{Pr}}_s=\underset{i=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Pr}\{\left(\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{T}_k\right)R_j^d\≥Z|K=i\}\·\frac{e^{-\mathrm{\λ}{\mathrm{\δ}}_{\max }}{\left({\mathrm{\δ}}_{\max }\mathrm{\λ}\right)}^i}{i!}$

为第K次相遇的连接持续时间，λ为单位时间内的相遇平均次数；

其中，i、j、λ、Z和K为正整数。

本实施例的D2D通信链路的接入控制系统，可以用于执行上述图1和图2A所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本实施例的D2D通信链路的接入控制系统，可获得当前D2D通信链路的接入成功率，保证D2D通信链路的服务质量需求，提升D2D通信链路的选择速率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种设备到设备通信链路的接入控制方法，其特征在于，所述方法包括：

判断当前设备到设备D2D通信链路的数据传输的业务类型；

在所述数据传输的业务类型为时间敏感型时，根据所述当前D2D通信链路的社交信息建立所述D2D通信链路数据传输的连接时间的数学模型；

根据所述连接时间的数学模型计算所述当前D2D通信链路的接入成功率；

将所述当前D2D通信链路接入成功率与预设目标成功概率进行比较，若所述当前D2D通信链路接入成功率大于或等于预设目标成功概率，则将所述当前D2D通信链路加入符合接入控制的准入集合；

其中，所述时间敏感型的数据传输为单次连接能够传输完毕的数据传输类型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述数据传输的业务类型为时间非敏感型时，根据所述当前D2D通信链路的社交信息建立所述当前D2D通信链路连接次数的数学模型；

根据所述连接次数的数学模型计算所述当前D2D通信链路的接入成功率；

将所述当前D2D通信链路接入成功率与预设目标成功概率进行比较，若所述当前D2D通信链路接入成功率大于或等于预设目标成功概率，则将所述当前D2D通信链路加入准入集合；

其中，所述时间非敏感型的数据传输为多次连接进行数据传输的数据传输类型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前D2D通信链路的社交信息建立所述D2D通信链路数据传输的连接时间的数学模型，具体为：

根据所述当前D2D通信链路的社交信息将所述D2D通信链路数据传输的连接时间建模为一个连续的随机变量T。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述连接时间的数学模型计算所述当前D2D通信链路的接入成功率，具体包括：

利用第一公式计算当前D2D通信链路的最大链路速率

根据所述随机变量T和最大链路速率通过第二公式计算所述当前D2D通信链路的接入成功率Pr_s；

其中，第一公式为：

$R_j^d={\log }_2(1+\frac{P_j^d{g}_j}{P_i^c{h}_{i,j}+{\mathrm{\σ}}_N^2})$

为D2D通信链路j的发射功率，g_j为D2D通信链路j的信道增益，为蜂窝用户i的发射功率，h_i,j为蜂窝用户i到D2D通信链路的信道增益，为噪声功率；

第二公式为：

${\mathrm{Pr}}_s=\mathrm{Pr}\{T\≥\frac{Z}{R_j^d}\}=\mathrm{Pr}\{R_j^d\≥\frac{Z}{T}\}$

Z为所述D2D通信链路数据传输的比特数，为最小连接持续时间；

其中，i、j和Z为正整数。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述连接次数的数学模型计算所述当前D2D通信链路的接入成功率，具体包括：

利用第三公式计算所述D2D通信链路连接次数K的概率分布；

根据所述D2D通信链路连接次数K的概率分布，通过第四公式计算所述当前D2D通信链路的接入成功率Pr_s；

其中，第三公式为：

$P(K=i)=\frac{e^{{-\mathrm{\λ\δ}}_{\max }}{\left({\mathrm{\δ}}_{\max }\mathrm{\λ}\right)}^i}{i!}$

δ_max为Z比特数据块的最大容许延迟，Z为所述D2D通信链路数据传输的比特数；

第四公式为：

${\mathrm{Pr}}_s=\underset{i=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Pr}\{\left(\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{T}_k\right)R_j^d\≥Z|K=i\}\·\frac{e^{{-\mathrm{\λ\δ}}_{\max }}{\left({\mathrm{\δ}}_{\max }\mathrm{\λ}\right)}^i}{i!}$

T_k为第K次相遇的连接持续时间，λ为单位时间内的相遇平均次数；

其中，i、j、λ、Z和K为正整数。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一公式为香农公式。

7.一种D2D通信链路的接入控制系统，其特征在于，所述系统包括：

业务类型判断单元，用于判断当前D2D通信链路的数据传输的业务类型；

连接时间建模单元，用于在所述数据传输的业务类型为时间敏感型时，根据所述当前D2D通信链路的社交信息建立所述D2D通信链路数据传输的连接时间的数学模型；

接入成功率计算单元，用于根据所述连接时间的数学模型计算所述当前D2D通信链路的接入成功率；

准入单元，将所述当前D2D通信链路接入成功率与预设目标成功概率进行比较，若所述当前D2D通信链路接入成功率大于或等于预设目标成功概率，则将所述当前D2D通信链路加入符合接入控制的准入集合；

其中，所述时间敏感型的数据传输为单次连接能够传输完毕的数据传输类型。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

连接次数建模单元，用于在所述数据传输的业务类型为时间非敏感型时，根据所述当前D2D通信链路的社交信息建立所述当前D2D通信链路连接次数的数学模型；

相应地，所述接入成功率计算单元，用于根据所述连接次数的数学模型计算所述当前D2D通信链路的接入成功率；

所述准入单元，用于将所述当前D2D通信链路接入成功率与预设目标成功概率进行比较，若所述当前D2D通信链路接入成功率大于或等于预设目标成功概率，则将所述当前D2D通信链路加入符合接入控制的准入集合；

其中，所述时间非敏感型的数据传输为多次连接进行数据传输的数据传输类型。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述接入成功率计算单元，具体用于：

在所述数据传输的业务类型为时间敏感型时，利用第一公式计算当前D2D通信链路的最大链路速率

根据所述随机变量T和最大链路速率通过第二公式计算所述当前D2D通信链路的接入成功率Pr_s；

其中，第一公式为：

$R_j^d={\log }_2(1+\frac{P_j^d{g}_j}{P_i^c{h}_{i,j}+{\mathrm{\σ}}_N^2})$

为D2D通信链路j的发射功率，g_j为D2D通信链路j的信道增益，为蜂窝用户i的发射功率，h_i,j为蜂窝用户i到D2D通信链路的信道增益，为噪声功率；

${\mathrm{Pr}}_s=\mathrm{Pr}\{T\≥\frac{Z}{R_j^d}\}=\mathrm{Pr}\{R_j^d\≥\frac{Z}{T}\}$

Z为所述D2D通信链路数据传输的比特数，为最小连接持续时间；

其中，i、j和Z为正整数。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述接入成功率计算单元，具体用于：

在所述数据传输的业务类型为时间非敏感型时，利用第三公式计算所述D2D通信链路连接次数K的概率分布；

根据所述D2D通信链路连接次数K的概率分布，通过第四公式计算所述当前D2D通信链路的接入成功率Pr_s；

其中，第三公式为：

$P(K=i)=\frac{e^{{-\mathrm{\λ\δ}}_{\max }}{\left({\mathrm{\δ}}_{\max }\mathrm{\λ}\right)}^i}{i!}$

δ_max为Z比特数据块的最大容许延迟，Z为所述D2D通信链路数据传输的比特数；

第四公式为：

${\mathrm{Pr}}_s=\underset{i=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Pr}\{\left(\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{T}_k\right)R_j^d\≥Z|K=i\}\·\frac{e^{{-\mathrm{\λ\δ}}_{\max }}{\left({\mathrm{\δ}}_{\max }\mathrm{\λ}\right)}^i}{i!}$

为第K次相遇的连接持续时间，λ为单位时间内的相遇平均次数；

其中，i、j、λ、Z和K为正整数。