CN106304250A - 数据传输方法、装置及数据传输系统 - Google Patents

数据传输方法、装置及数据传输系统 Download PDF

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CN106304250A
CN106304250A CN201510369452.1A CN201510369452A CN106304250A CN 106304250 A CN106304250 A CN 106304250A CN 201510369452 A CN201510369452 A CN 201510369452A CN 106304250 A CN106304250 A CN 106304250A
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王爽
吕永
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Abstract

本发明公开了一种数据传输方法。在该数据传输方法中，当接收到蜂窝用户发送的数据传输请求时，判断所述蜂窝用户是否满足利用帮助节点进行数据传输的条件；若是，则授权所述蜂窝用户向帮助节点发送包含蜂窝用户的测量报告信息的连接请求；当接收到帮助节点反馈的初始用户信息时，授权所述帮助节点与所述蜂窝用户建立通信链路连接。本发明还公开了一种数据传输装置以及数据传输系统。本发明提高了蜂窝用户的通信质量。

Description

数据传输方法、装置及数据传输系统
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及数据传输方法、装置及数据传输系统。
背景技术
随着无线蜂窝通信技术的发展，基于无线通信的应用越来越广泛。例如，D2D(Device-to-Device，端到端)通信，是一种在无线蜂窝系统的控制下，允许终端之间复用小区内频谱资源通过直接链路进行通信的新型技术。D2D通信技术能够提高无线蜂窝系统的频谱利用率，但是由于D2D是复用小区内频谱资源进行通信，会对蜂窝用户的通信造成干扰，降低蜂窝用户的通信质量。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种数据传输方法、装置及数据传输系统，旨在解决同频D2D用户通信会干扰蜂窝用户通信，降低蜂窝用户通信质量的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种数据传输方法，所述数据传输方法包括以下步骤：
当接收到蜂窝用户发送的数据传输请求时，判断所述蜂窝用户是否满足利用帮助节点进行数据传输的条件；
若是，则授权所述蜂窝用户向帮助节点发送包含蜂窝用户的测量报告信息的连接请求；
当接收到帮助节点反馈的初始用户信息时，授权所述帮助节点与所述蜂窝用户建立通信链路连接。
优选地，所述当接收到帮助节点反馈的初始用户信息时，授权所述帮助节点与所述蜂窝用户建立通信链路连接的步骤之后，还包括：
接收所述帮助节点与所述蜂窝用户采用网络编码方式发送的数据，并进行解码。
优选地，所述当接收到蜂窝用户发送的数据传输请求时，判断所述蜂窝用户是否满足利用帮助节点进行数据传输的条件的步骤包括：
当接收到蜂窝用户发送的数据传输请求时，获取所述蜂窝用户的测量报告信息；
根据获取的所述测量报告信息，计算所述蜂窝用户与基站之间的信噪比；
若所述信噪比低于预置的信噪比阈值，则判断所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件；
若所述信噪比高于预置的信噪比阈值，则判断所述蜂窝用户不满足利用帮助节点进行数据传输的条件。
优选地，所述当接收到帮助节点反馈的初始用户信息时，授权所述帮助节点与所述蜂窝用户建立通信链路连接的步骤之前，还包括：
帮助节点根据接收到的蜂窝用户的测量报告信息，计算利用帮助节点进行数据传输的网络吞吐量；
判断所述网络吞吐量是否大于未利用帮助节点进行数据传输的网络吞吐量；
若是，则发送初始用户信息至基站；
若否，则发送拒绝信息至蜂窝用户。
优选地，所述授权所述帮助节点与所述蜂窝用户建立通信链路连接的步骤之前，还包括：
根据接收到的所述初始用户信息，计算所述帮助节点的激活门限。
优选地，所述当接收到帮助节点反馈的初始用户信息时，授权所述帮助节点与所述蜂窝用户建立通信链路连接的步骤之后，还包括：
当接收到所述帮助节点发送的切换请求时，断开与所述帮助节点的通信链路连接。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种数据传输装置，所述数据传输装置包括：
判断模块，用于当接收到蜂窝用户发送的数据传输请求时，判断所述蜂窝用户是否满足利用帮助节点进行数据传输的条件；
控制模块，用于若所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件，则授权所述蜂窝用户向帮助节点发送包含蜂窝用户的测量报告信息的连接请求；
处理模块，用于当接收到帮助节点反馈的初始用户信息时，授权所述帮助节点与所述蜂窝用户建立通信链路连接。
优选地，所述处理模块还用于：
接收所述帮助节点与所述蜂窝用户采用网络编码方式发送的数据，并进行解码。
优选地，所述判断模块包括：
获取单元，用于当接收到蜂窝用户发送的数据传输请求时，获取所述蜂窝用户的测量报告信息；
计算单元，用于根据获取的所述测量报告信息，计算所述蜂窝用户与基站之间的信噪比；
判断单元，用于若所述信噪比低于预置的信噪比阈值，则判断所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件；若所述信噪比高于预置的信噪比阈值，则判断所述蜂窝用户不满足利用帮助节点进行数据传输的条件。
优选地，所述处理模块还用于：
根据接收到的所述初始用户信息，计算所述帮助节点的激活门限。
优选地，所述控制模块还用于：
当接收到所述帮助节点发送的切换请求时，断开与所述帮助节点的通信链路连接。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种数据传输系统，所述数据传输系统包括基站、蜂窝用户以及帮助节点；所述基站包括本发明所述的数据传输装置。
本发明提出的数据传输方法、装置及数据传输系统，在蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件，并且利用帮助节点能够提高网络吞吐量，当接收到帮助节点反馈的初始用户信息时，授权所述帮助节点与所述蜂窝用户建立通信链路连接，蜂窝用户不仅可以通过常规的蜂窝用户与基站之间的通信链路进行数据传输，还可以通过利用帮助节点建立的通信链路进行数据传输，降低了同频D2D用户通信对蜂窝用户通信造成的干扰，提高了蜂窝用户的通信质量。
附图说明
图1为本发明数据传输方法第一实施例的流程示意图；
图2为本发明数据传输方法第二实施例中当接收到蜂窝用户发送的数据传输请求时，判断所述蜂窝用户是否满足利用帮助节点进行数据传输的条件的一种流程示意图；
图3为本发明数据传输方法第三实施例的流程示意图；
图4为本发明数据传输装置第一实施例的功能模块示意图；
图5为本发明数据传输装置第二实施例中判断模块的一种细化功能模块示意图；
图6为本发明数据传输系统的结构框架示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种数据传输方法，参照图1，图1为本发明数据传输方法第一实施例的流程示意图。
在本实施例中，该数据传输方法包括以下步骤：
步骤S10，当接收到蜂窝用户发送的数据传输请求时，判断所述蜂窝用户是否满足利用帮助节点进行数据传输的条件；
在D2D(Device-to-Device，端到端)通信中，D2D终端之间复用小区内频谱资源，通过直接链路进行通信，因此能够提高无线蜂窝系统的性能，但由于其是复用小区内频谱资源进行通信，会对蜂窝用户的通信造成干扰，降低蜂窝用户的通信质量。本发明的数据传输方法通过利用帮助节点进行数据传输，克服了D2D通信对蜂窝用户通信造成的干扰，提高了蜂窝用户的通信质量。在本实施例中，当蜂窝用户需要向基站传输数据时，蜂窝用户首先向基站发送数据传输请求，具体地，在本实施例中，蜂窝用户向所述基站发送RRCConnectionRequest，该RRCConnectionRequest中包括EstablishmentCause信息，在本实施例中，所述EstablishmentCause信息设置为NC-dataTransmission，也即蜂窝用户与基站之间数据传输的类型设置为网络编码方式的数据传输类型。
基站在接收到蜂窝用户发送的RRCConnectionRequest时，获取到蜂窝用户的测量报告信息Measurement Report，所述测量报告信息MeasurementReport包括蜂窝用户与基站之间的链路状态信息。基站根据所述测量报告信息Measurement Report判断蜂窝用户是否满足利用帮助节点进行数据传输的条件。
步骤S20，若是，则授权所述蜂窝用户向帮助节点发送包含蜂窝用户的测量报告信息的连接请求；
当基站判断所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件时，则基站授权所述蜂窝用户向帮助节点发送连接请求。具体地，基站发送RRCConnectionSetup Complete至所述蜂窝用户，授权所述蜂窝用户寻找帮助节点。本实施例中，所述帮助节点优选为蜂窝网络系统中的中继节点relay。当蜂窝用户接收到所述RRCConnectionSetup Complete时，蜂窝用户向其通信范围内的多个帮助节点发送连接请求Attach Request以及蜂窝用户的测量报告信息Measurement Report。
当基站判断所述蜂窝用户不满足利用帮助节点进行数据传输的条件时，则发送RRCConnectionReject至所述蜂窝用户。当蜂窝用户接收到基站发送的RRCConnectionReject时，则发送普通RRCConnectionRequest至所述基站，基站与蜂窝用户不利用帮助节点建立通信链路连接，与蜂窝用户建立常规的通信链路连接。
接收到蜂窝用户发送的连接请求Attach Request以及蜂窝用户的测量报告信息Measurement Report的每个帮助节点，获取到蜂窝用户的测量报告信息Measurement Report中的蜂窝用户与基站之间的链路状态信息。同时，每个帮助节点已知所述蜂窝用户与该帮助节点之间的链路状态信息，以及所述基站与该帮助节点之间的链路状态信息。每个帮助节点根据获知的各个链路状态信息计算利用帮助节点进行数据传输的网络吞吐量。然后比较利用帮助节点进行数据传输的网络吞吐量与不利用帮助节点进行数据传输的网络吞吐量的大小，判断利用所述帮助节点是否能够提高网络吞吐量。当利用帮助节点能够提高网络吞吐量时，帮助节点发送初始用户信息Initial UE Message至基站，请求基站认证授权该帮助节点与蜂窝用户建立通信链路连接。其中，所述初始用户信息Initial UE Message包括蜂窝用户的身份认证信息以及蜂窝用户与该帮助节点之间的链路状态信息。当利用帮助节点不能提高网络吞吐量时，帮助节点发送reject信息至所述蜂窝用户。
步骤S30，当接收到帮助节点反馈的初始用户信息时，授权所述帮助节点与所述蜂窝用户建立通信链路连接。
当利用帮助节点能够提高网络吞吐量，接收到帮助节点反馈的初始用户信息Initial UE Message时，基站授权所述帮助节点与蜂窝用户建立通信链路连接。具体地，基站发送Context Setup Request至所述帮助节点，授权所述帮助节点与蜂窝用户建立通信链路连接。进一步地，基站在发送Context SetupRequest至所述帮助节点，授权所述帮助节点与蜂窝用户建立通信链路连接之前，根据接收到的所述初始用户信息Initial UE Message，计算所述帮助节点的激活门限。然后根据计算的所述帮助节点的激活门限获知所述帮助节点的激活时隙，将对应的资源分配给所述帮助节点使其在激活时隙上开始发送数据，激活所述帮助节点。例如，若计算出帮助节点的激活门限为r，发送数据的时隙是连续的，则基站将第1到第r个时隙分配给蜂窝用户，也即在第1到第r个时隙之间只有蜂窝用户发送数据至基站。从第r+1时隙开始，基站将第r+1时隙分配给帮助节点，也即帮助节点在第r+1时隙开始发送数据至基站，实现帮助节点激活。在之后发送数据的时隙中，帮助节点与蜂窝用户轮流向基站发送数据。优选地，所述帮助节点与所述蜂窝用户采用网络编码方式发送数据至基站。
优选地，蜂窝用户发送的数据包中有一类数据包是被帮助节点接收到而未被基站接收到，定义此类型数据包为新型包。当帮助节点只要接收到一个新型包就会激活，向基站发送该新型包。
当利用各个帮助节点均不能提高网络吞吐量，基站未接收到帮助节点发送的初始用户信息Initial UE Message时，则基站发送RRCConnectionReject至所述蜂窝用户。优选地，预先设置一预置的时间阈值，当在所述预置的时间阈值内基站未接收到帮助节点发送的初始用户信息Initial UE Message时，则基站发送RRCConnectionReject至所述蜂窝用户。当蜂窝用户接收到基站发送的RRCConnectionReject时，蜂窝用户发送普通RRCConnectionRequest至基站，基站与蜂窝用户不利用帮助节点建立通信链路连接，与蜂窝用户建立常规的通信链路连接。
当帮助节点采用网络编码方式向基站发送数据时，所述帮助节点先接收蜂窝用户发送的数据包，将接收到的所述数据包进行缓存，当所述数据包的数量达到所述帮助节点的激活门限r时，所述帮助节点将缓存的所述数据包进行网络编码，然后将编码后的数据包发送至基站。帮助节点对数据包进行网络编码是在数据链路层进行线性网络编码，具有足够大的网络编码域，可以保证所有进行网络编码的数据包线性无关，基站只需要接收到足够多数量的数据包，不需要关心数据包的内容。具体地，当帮助节点在对接收到的数据包进行网络编码时，将网络编码方式写入数据链路层包的数据部分，分配一定的比特数用以表示编码方式。在数据链路层的MAC(Media Access Control)包的头部，包含了封装在该MAC包内的数据包的信息，每个MAC子头(sub-header)与每个数据包对应。对于每个MAC子头，其结构如表1所示，MAC子头中位置标识LCID码由5个比特组成，其中一部分组合为保留比特，预置某一比特组合指示所述MAC子头对应的数据包为网络编码数据包。例如，预置01100比特组合指示所述MAC子头对应的数据包为网络编码数据包。
表1
数值 功能
00000 公共控制信道
00001-01010 逻辑信道指示
01011-11000 保留位
11001 延伸功率扩展报告
11010 功率扩展报告
11011 临时标识符
11100 截断缓冲状态报告
11101 短缓冲状态报告
11110 长状态报告
11111 填充
当网络编码数据包中包含的比特数很多或者源节点数很少时，网络编码数据包的头部开销相对很小。因此，为了减少网络编码数据包的头部开销，将要传输的数据分成多个数据组，限制每个数据组内的数据包个数。网络编码数据包的头部包含网络编码方式及数据组编号。若在数据传输过程中，蜂窝用户将全部数据分为n个数据组进行传输，每个数据组中包含g个数据包。例如用4个比特表示数据组编号，用6个比特表示每个数据包，g＝50，每个数据包的大小为50kbit，则计算出网络编码数据包的头部开销为：(50*6+4)/50000＝0.006。
基站在接收到数据包时，首先识别该数据包是否为网络编码数据包。具体地，基站检测所述数据包对应的MAC子头中位置标识LCID码是否存在指示所述数据包为网络编码数据包的预置比特组合，例如，检测是否存在预置的01100比特组合。若检测到该预置的01100比特组合，则识别该数据包为网络编码数据包；否则，识别该数据包为非网络编码数据包。基站在识别到该数据包为网络编码数据包时，则按照网络编码方式对应的网络解码方式对该网络编码数据包进行解包。例如，当蜂窝用户需要将数据包X和数据包Y发送至基站，而蜂窝用户与基站之间的链路状态较差，可能就会存在数据包X或数据包Y丢失的情况。而当利用帮助节点后，帮助节点接收到蜂窝用户发送的数据包X和数据包Y，并将数据包X和数据包Y进行网络编码，合并成一个数据包发送至基站。当基站接收到帮助节点发送的数据包后，通过解码获得数据包X和数据包Y。因此，不管蜂窝用户在传输过程中丢失了哪个数据包，最终基站都能够获得蜂窝用户发送的所有数据包，从而提高了蜂窝用户的通过质量。当基站接收到足够数目的数据包时，基站发送ACK(Acknowledgement)信息至蜂窝用户，数据传输过程完成。同时，基站向蜂窝用户和帮助节点发送RRCConnectionRelease，断开通信链路连接并释放资源。
本实施例提供的数据传输方法，当接收到蜂窝用户发送的数据传输请求时，判断所述蜂窝用户是否满足利用帮助节点进行数据传输的条件，若所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件，则授权所述蜂窝用户向帮助节点发送包含蜂窝用户的测量报告信息的连接请求，然后当接收到帮助节点反馈的初始用户信息时，授权所述帮助节点与所述蜂窝用户建立通信链路连接，蜂窝用户不仅可以通过常规的蜂窝用户与基站之间的通信链路进行数据传输，还可以通过利用帮助节点建立的通信链路进行数据传输，因此，降低了同频D2D用户通信对蜂窝用户通信造成的干扰，提高了蜂窝用户的通信质量。
进一步地，如图2所示，基于第一实施例提出本发明数据传输方法第二实施例，在本实施例中，上述步骤S10包括：
步骤S11，当接收到蜂窝用户发送的数据传输请求时，获取蜂窝用户的测量报告信息；
本实施例中，基站在接收到蜂窝用户发送的RRCConnectionRequest时，其中包括RRCConnectionReconfigurationMessage消息，基站通过RRCConnectionReconfigurationMessage消息获取蜂窝用户的测量报告信息Measurement Report。所述蜂窝用户的测量报告信息Measurement Report包括蜂窝用户与基站之间的链路状态信息。
步骤S12，根据获取的所述测量报告信息，计算所述蜂窝用户与基站之间的信噪比；
基站获取到蜂窝用户的测量报告信息Measurement Report后，根据所述Measurement Report信息中的蜂窝用户与基站之间的链路状态信息计算蜂窝用户与基站之间的链路信噪比。具体地，基站与蜂窝用户之间的链路状态信息中包括基站与蜂窝用户之间的距离dC，链路的衰减因子α，有用功率PC。以及结合同频D2D用户信息，包括D2D用户与基站之间的距离dD和干扰功率PD，白噪声干扰σ2。基站根据上述各个参数计算基站与蜂窝用户之间的链路信噪比的方法如上述实施例中步骤c所述，在此不再赘述。
步骤S13，判断计算的所述信噪比是否低于预置的信噪比阈值；
步骤S14，若是，则所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件；
步骤S15，若否，则判断所述蜂窝用户不满足利用帮助节点进行数据传输的条件。
本实施例中，预先设置蜂窝用户与基站之间的信噪比阈值，判断计算的蜂窝用户与基站之间的信噪比与预先设置蜂窝用户与基站之间的信噪比阈值的大小。若计算的蜂窝用户与基站之间的信噪比低于预置的信噪比阈值，则判断所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件；若计算的蜂窝用户与基站之间的信噪比高于预置的信噪比阈值，则判断所述蜂窝用户不满足利用帮助节点进行数据传输的条件。
当基站判断所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件，帮助节点接收到蜂窝用户发送的连接请求Attach Request以及蜂窝用户的测量报告信息Measurement Report时，帮助节点获取到蜂窝用户与基站之间的链路状态信息。同时，帮助节点已知所述蜂窝用户与该帮助节点之间的链路状态信息，以及所述基站与该帮助节点之间的链路状态信息。而网络中同频D2D用户的干扰信息对于帮助节点是未知的，因此，帮助节点不考虑同频D2D用户的干扰信息，根据获知的各个链路状态信息计算利用帮助节点进行数据传输的网络吞吐量。
具体地，帮助节点根据各个链路状态信息首先计算出蜂窝用户与帮助节点之间的链路误包率e01，帮助节点与基站之间的链路误包率e02，以及蜂窝用户与基站之间的链路误包率e03。然后，根据下面公式计算出在不考虑同频D2D用户干扰下帮助节点的激活门限r0为：
r0＝[-g0(-1+e02+e03-e01e03)]/[(2-e03-e02)(e03-e01e03)-(1-e03)(-1+e02+e03-e01e03)]。
其中，g0为在数据传输过程中基站接收到的数据包个数。若在数据传输过程中，帮助节点激活后发送的数据包个数为k0，蜂窝用户与帮助节点每个时隙发送一个数据包，那么蜂窝用户与帮助节点传输这些数据包所用的总时隙为r0+2k0，则计算出利用帮助节点的网络吞吐量A＝g0/(r0+2k0)。
当不利用帮助节点时，计算的网络吞吐量A0＝1-e03。比较所述利用帮助节点进行数据传输的网络吞吐量A与不利用帮助节点进行数据传输的网络吞吐量A0的大小，也即比较g0/(r0+2k0)与(1-e03)的大小。若g0/(r0+2k0)大于(1-e03)时，则利用所述帮助节点能够提高网络吞吐量，若g0/(r0+2k0)小于或等于(1-e03)时，则利用所述帮助节点不能提高网络吞吐量。
当利用帮助节点能够提高网络吞吐量，基站接收到帮助节点发送的初始用户信息Initial UE Message时，基站从初始用户信息Initial UE Message中获取蜂窝用户与帮助节点之间的链路状态信息。同时，基站已知蜂窝用户与基站之间的链路状态信息，帮助节点与基站之间的链路状态信息，以及网络中同频D2D用户信息，包括D2D用户与基站之间的距离dD和干扰功率PD，白噪声干扰σ2。具体地，基站根据各个链路状态信息以及D2D用户信息，计算在同频D2D用户干扰下所述帮助节点的激活门限r的步骤如下：
步骤a，计算各个链路的信噪比；
例如，以基站与蜂窝用户之间的链路为例，根据基站与蜂窝用户之间的链路状态信息中的基站与蜂窝用户之间的距离dC，链路的衰减因子α，有用功率PC，以及D2D用户与基站之间的距离dD和干扰功率PD，白噪声干扰σ2，计算出基站与蜂窝用户之间的链路信噪比T为：
T＝(PC·dC -α·hC)/(PD·dD -α·hD+σ2)；
其中，h＝|f|2，f为瑞利分布随机数。同理，可根据该公式计算出基站与帮助节点之间的链路信噪比，以及帮助节点与蜂窝用户之间的链路信噪比。
步骤b，根据各个链路的信噪比计算各个链路误码率；
同样，以基站与蜂窝用户之间的链路为例，计算出基站与蜂窝用户之间的链路信噪比T后，根据该信噪比T计算出基站与蜂窝用户之间的链路误码率BER，链路误码率BER的计算公式如下：
BER＝1-{1-[2(M1/2-1)/M1/2]·Q[(3T·log2 M)/(M-1)]1/2}2；
其中，M为调制参数，例如，当利用16QAM调制方式时，M＝16。同理，计算出基站与帮助节点之间的链路误码率，以及帮助节点与蜂窝用户之间的链路误码率。
步骤c，根据各个链路误码率计算各个链路误包率；
然后，再根据上述步骤中计算出来的链路误码率BER计算出链路误包率e，链路误包率e的计算公式如下：
e＝1-(1-BER)N；
其中，N为每个数据包中包含的比特数。根据上述方法分别计算出在考虑同频D2D用户的干扰信息的情况下，蜂窝用户与帮助节点之间的链路误包率e1，帮助节点与基站之间的链路误包率e2，蜂窝用户与基站之间的链路误包率e3。
步骤d，根据各个链路误包率计算帮助节点的激活门限。
由于在整个数据传输过程中，基站接收到的数据包来源于帮助节点与蜂窝用户，也就是说基站没有从蜂窝用户接收到的数据包从帮助节点接收到。在帮助节点激活前，蜂窝用户发送的数据包r，也即帮助节点的激活门限r，帮助节点激活后发送的数据包k。那么可知基站没有从蜂窝用户接收到的数据包为r(1-e1)e3+k(1-e1)e3，基站从帮助节点接收到的数据包为k(1-e2)，则有
r(1-e1)e3+k(1-e1)e3＝k(1-e2)；
其中，(1-e1)e3为数据包没有被基站接收到而被帮助节点接收到的概率，(1-e2)为帮助节点发送的数据包被基站接收的概率。
帮助节点激活后与蜂窝用户一起向基站发送数据包，基站接收到g个数据包，则有
g＝r(1-e3)+k(1-e3)+k(1-e2)；
因此，根据上述两个公式可计算出帮助节点的激活门限r的值为：
r＝[-g(-1+e2+e3-e1e3)]/[(2-e3-e2)(e3-e1e3)-(1-e3)(-1+e2+e3-e1e3)]。
基站计算出在同频D2D用户干扰下帮助节点的激活门限r后，发送Context Setup Request至所述帮助节点，授权所述帮助节点与蜂窝用户建立通信链路连接，并根据计算的所述帮助节点的激活门限r获知所述帮助节点的激活时隙，将对应的资源分配给所述帮助节点使其在激活时隙上开始发送数据，激活所述帮助节点。
本实施例提供的数据传输方法，当接收到蜂窝用户发送的数据传输请求时，获取所述蜂窝用户的测量报告信息，然后根据获取的所述测量报告信息，计算所述蜂窝用户与基站之间的信噪比，若所述信噪比低于预置的信噪比阈值，则判断所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件，若所述信噪比高于预置的信噪比阈值，则判断所述蜂窝用户不满足利用帮助节点进行数据传输的条件，在所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件时，通过利用帮助节点建立的通信链路进行数据传输，降低了同频D2D用户通信对蜂窝用户通信造成的干扰，提高了蜂窝用户的通信质量。
进一步地，如图3所示，基于第一实施例和第二实施例提出本发明数据传输方法第三实施例，在本实施例中，所述数据传输方法在上述步骤S30之后还包括步骤：
步骤S40，当接收到所述帮助节点发送的切换请求时，断开与所述帮助节点的通信链路连接。
由于在数据传输过程中，蜂窝用户与帮助节点之间的链路状态可能会发生变化。例如，当蜂窝用户与帮助节点之间的距离变远后，蜂窝用户与帮助节点之间的链路状态变差，利用该帮助节点就可能不再能够提高网络的吞吐量，此时，若继续利用该帮助节点也不能够提高蜂窝用户的通信质量。因此，为了避免这种情况的发生，在本实施例中，在蜂窝用户与帮助节点建立了通信链路连接的情况下，当利用帮助节点不能够提高网络吞吐量时，断开帮助节点与基站之间的通信链路连接并释放资源。具体地，当利用帮助节点不能够提高网络吞吐量，基站接收到所述帮助节点发送的切换请求Handover信息时，基站断开帮助节点与基站之间的通信链路连接并释放资源。或者，当在预置时间内基站未接收到帮助节点发送的数据包时，基站断开帮助节点与基站之间的通信链路连接并释放资源。
对于蜂窝用户而言，在蜂窝用户与帮助节点建立了通信链路连接的情况下，蜂窝用户根据预先设置的时间周期T，每隔所述时间周期T则向帮助节点发送一次测量报告信息Measurement Report。而帮助节点每次接收到蜂窝用户发送的测量报告信息Measurement Report时，根据所述测量报告信息Measurement Report重新判断利用所述帮助节点是否能够提高网络吞吐量。若利用所述帮助节点依然能够提高网络吞吐量，则所述帮助节点与蜂窝用户继续通过已建立的通信链路连接向基站发送数据。若利用所述帮助节点不能够提高网络吞吐量，则所述帮助节点向基站发送切换请求Handover信息，然后向蜂窝用户发送Handover Command信息。当蜂窝用户接收到所述HandoverCommand信息时，断开与所述帮助节点的通信链路连接。
进一步地，若蜂窝用户与各个帮助节点之间的链路状态均变差，利用各个帮助节点均不再能够提高网络的吞吐量时，则基站授权所述蜂窝用户向其他帮助节点发送连接请求，建立新的通信链路连接。具体地，基站授权蜂窝用户向其他帮助节点发送连接请求的步骤如上述实施例中步骤S20所述，在此就不再赘述。
本实施例提供的数据传输方法，在帮助节点与蜂窝用户建立通信链路连接后，当接收到所述帮助节点发送的切换请求时，断开与所述帮助节点的通信链路连接，以建立与其他帮助节点的新通信链路连接，因此，进一步保证了蜂窝用户的通信质量。
本发明进一步提供一种数据传输装置，参照图4，图4为本发明数据传输装置第一实施例的功能模块示意图。
在本实施例中，该数据传输装置包括：
判断模块11，用于当接收到蜂窝用户发送的数据传输请求时，判断所述蜂窝用户是否满足利用帮助节点进行数据传输的条件；
在D2D(Device-to-Device，端到端)通信中，D2D终端之间复用小区内频谱资源，通过直接链路进行通信，因此能够提高无线蜂窝系统的性能，但由于其是复用小区内频谱资源进行通信，会对蜂窝用户的通信造成干扰，降低蜂窝用户的通信质量。本发明的数据传输装置通过利用帮助节点进行数据传输，克服了D2D通信对蜂窝用户通信造成的干扰，提高了蜂窝用户的通信质量。在本实施例中，当蜂窝用户需要向基站传输数据时，蜂窝用户首先向基站发送数据传输请求，例如，在本实施例中，蜂窝用户向所述基站发送RRCConnectionRequest，该RRCConnectionRequest中包括EstablishmentCause信息，在本实施例中，所述EstablishmentCause信息设置为NC-dataTransmission，也即蜂窝用户与基站之间数据传输的类型设置为网络编码方式的数据传输类型。
基站在接收到蜂窝用户发送的RRCConnectionRequest时，获取到蜂窝用户的测量报告信息Measurement Report，所述测量报告信息MeasurementReport包括蜂窝用户与基站之间的链路状态信息。判断模块11根据所述测量报告信息Measurement Report判断蜂窝用户是否满足利用帮助节点进行数据传输的条件。
控制模块12，用于若所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件，则授权所述蜂窝用户向帮助节点发送包含蜂窝用户的测量报告信息的连接请求；
当判断模块11判断所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件时，则控制模块12授权所述蜂窝用户向帮助节点发送连接请求。具体地，控制模块12发送RRCConnectionSetup Complete至所述蜂窝用户，授权所述蜂窝用户寻找帮助节点。本实施例中，所述帮助节点优选为蜂窝网络系统中的中继节点relay。当蜂窝用户接收到所述RRCConnectionSetup Complete时，蜂窝用户向其通信范围内的多个帮助节点发送连接请求Attach Request以及蜂窝用户的测量报告信息Measurement Report。
当判断模块11判断所述蜂窝用户不满足利用帮助节点进行数据传输的条件时，则控制模块12发送RRCConnectionReject至所述蜂窝用户。当蜂窝用户接收到控制模块12发送的RRCConnectionReject时，则发送普通RRCConnectionRequest至基站，基站与蜂窝用户不利用帮助节点建立通信链路连接，与蜂窝用户建立常规的通信链路连接。
接收到蜂窝用户发送的连接请求Attach Request以及蜂窝用户的测量报告信息Measurement Report的每个帮助节点，获取到蜂窝用户的测量报告信息Measurement Report中的蜂窝用户与基站之间的链路状态信息。同时，每个帮助节点已知所述蜂窝用户与该帮助节点之间的链路状态信息，以及所述基站与该帮助节点之间的链路状态信息。每个帮助节点根据获知的各个链路状态信息计算利用帮助节点进行数据传输的网络吞吐量。然后比较利用帮助节点进行数据传输的网络吞吐量与不利用帮助节点进行数据传输的网络吞吐量的大小，判断利用所述帮助节点是否能够提高网络吞吐量。当利用帮助节点能够提高网络吞吐量时，帮助节点发送初始用户信息Initial UE Message至基站，请求基站认证授权该帮助节点与蜂窝用户建立通信链路连接。其中，所述初始用户信息Initial UE Message包括蜂窝用户的身份认证信息以及蜂窝用户与该帮助节点之间的链路状态信息。当利用帮助节点不能提高网络吞吐量时，帮助节点发送reject信息至所述蜂窝用户。
处理模块13，用于当接收到帮助节点反馈的初始用户信息时，授权所述帮助节点与所述蜂窝用户建立通信链路连接。
当利用帮助节点能够提高网络吞吐量，接收到帮助节点反馈的初始用户信息Initial UE Message时，处理模块13则授权所述帮助节点与蜂窝用户建立通信链路连接。具体地，处理模块13发送Context Setup Request至所述帮助节点，授权所述帮助节点与蜂窝用户建立通信链路连接。进一步地，处理模块13在发送Context Setup Request至所述帮助节点，授权所述帮助节点与蜂窝用户建立通信链路连接之前，处理模块13根据接收到的所述初始用户信息Initial UE Message，计算所述帮助节点的激活门限。然后根据计算的所述帮助节点的激活门限获知所述帮助节点的激活时隙，将对应的资源分配给所述帮助节点使其在激活时隙上开始发送数据，激活所述帮助节点。例如，若计算出帮助节点的激活门限为r，发送数据的时隙是连续的，则处理模块13将第1到第r个时隙分配给蜂窝用户，也即在第1到第r个时隙之间只有蜂窝用户发送数据至基站。从第r+1时隙开始，处理模块13将第r+1时隙分配给帮助节点，也即帮助节点在第r+1时隙开始发送数据至基站，实现帮助节点激活。在之后发送数据的时隙中，帮助节点与蜂窝用户轮流向基站发送数据。优选地，所述帮助节点与所述蜂窝用户采用网络编码方式发送数据至基站。
优选地，蜂窝用户发送的数据包中有一类数据包是被帮助节点接收到而未被基站接收到，定义此类型数据包为新型包。当帮助节点只要接收到一个新型包就会激活，向基站发送该新型包。
另外，当利用各个帮助节点均不能提高网络吞吐量，基站未接收到帮助节点发送的初始用户信息Initial UE Message时，则处理模块13发送RRCConnectionReject至所述蜂窝用户。优选地，预先设置一预置的时间阈值，当在所述预置的时间阈值内基站未接收到帮助节点发送的初始用户信息Initial UE Message时，则处理模块13发送RRCConnectionReject至所述蜂窝用户。当蜂窝用户接收到基站发送的RRCConnectionReject时，蜂窝用户发送普通RRCConnectionRequest至基站，基站与蜂窝用户不利用帮助节点建立通信链路连接，与蜂窝用户建立常规的通信链路连接。
当帮助节点采用网络编码方式向基站发送数据时，所述帮助节点先接收蜂窝用户发送的数据包，将接收到的所述数据包进行缓存，当所述数据包的数量达到所述帮助节点的激活门限r时，所述帮助节点将缓存的所述数据包进行网络编码，然后将编码后的数据包发送至基站。帮助节点对数据包进行网络编码是在数据链路层进行线性网络编码，具有足够大的网络编码域，可以保证所有进行网络编码的数据包线性无关，基站只需要接收到足够多数量的数据包，不需要关心数据包的内容。具体地，当帮助节点在对接收到的数据包进行网络编码时，将网络编码方式写入数据链路层包的数据部分，分配一定的比特数用以表示编码方式。在数据链路层的MAC(Media Access Control)包的头部，包含了封装在该MAC包内的数据包的信息，每个MAC子头(sub-header)与每个数据包对应。对于每个MAC子头，其结构如上表1所示，MAC子头中位置标识LCID码由5个比特组成，其中一部分组合为保留比特，预置某一比特组合指示所述MAC子头对应的数据包为网络编码数据包。例如，预置01100比特组合指示所述MAC子头对应的数据包为网络编码数据包。
当网络编码数据包中包含的比特数很多或者源节点数很少时，网络编码数据包的头部开销相对很小。因此，为了减少网络编码数据包的头部开销，将要传输的数据分成多个数据组，限制每个数据组内的数据包个数。网络编码数据包的头部包含网络编码方式及数据组编号。若在数据传输过程中，蜂窝用户将全部数据分为n个数据组进行传输，每个数据组中包含g个数据包。例如用4个比特表示数据组编号，用6个比特表示每个数据包，g＝50，每个数据包的大小为50kbit，则计算出网络编码数据包的头部开销为：(50*6+4)/50000＝0.006。
基站在接收到数据包时，处理模块13首先识别该数据包是否为网络编码数据包。具体地，处理模块13检测所述数据包对应的MAC子头中位置标识LCID码是否存在指示所述数据包为网络编码数据包的预置比特组合，例如，检测是否存在预置的01100比特组合。若检测到该预置的01100比特组合，则识别该数据包为网络编码数据包；否则，识别该数据包为非网络编码数据包。处理模块13在识别到该数据包为网络编码数据包时，则按照网络编码方式对应的网络解码方式对该网络编码数据包进行解包。例如，当蜂窝用户需要将数据包X和数据包Y发送至基站，而蜂窝用户与基站之间的链路状态较差，可能就会存在数据包X或数据包Y丢失的情况。而当利用帮助节点后，帮助节点接收到蜂窝用户发送的数据包X和数据包Y，并将数据包X和数据包Y进行网络编码，合并成一个数据包发送至基站。当基站接收到帮助节点发送的数据包后，处理模块13通过解码获得数据包X和数据包Y。因此，不管蜂窝用户在传输过程中丢失了哪个数据包，最终基站都能够获得蜂窝用户发送的所有数据包，从而提高了蜂窝用户的通过质量。当基站接收到足够数目的数据包时，处理模块13发送ACK(Acknowledgement)信息至蜂窝用户，数据传输过程完成。同时，处理模块13向蜂窝用户和帮助节点发送RRCConnectionRelease，断开通信链路连接并释放资源。
本实施例提供的数据传输装置，当接收到蜂窝用户发送的数据传输请求时，判断模块11判断所述蜂窝用户是否满足利用帮助节点进行数据传输的条件，若所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件，控制模块12授权所述蜂窝用户向帮助节点发送连接请求，当接收到帮助节点反馈的初始用户信息时，处理模块13授权所述帮助节点与所述蜂窝用户建立通信链路连接，蜂窝用户不仅可以通过常规的蜂窝用户与基站之间的通信链路进行数据传输，还可以通过利用帮助节点建立的通信链路进行数据传输，降低了同频D2D用户通信对蜂窝用户通信造成的干扰，提高了蜂窝用户的通信质量。
进一步地，如图5所示，基于第一实施例提出本发明数据传输装置第二实施例，在本实施例中，所述判断模块11包括：
获取单元111，用于当接收到蜂窝用户发送的数据传输请求时，获取蜂窝用户的测量报告信息；
本实施例中，基站在接收到蜂窝用户发送的RRCConnectionRequest时，其中包括RRCConnectionReconfigurationMessage消息，获取单元111通过RRCConnectionReconfigurationMessage消息获取蜂窝用户的测量报告信息Measurement Report。所述蜂窝用户的测量报告信息Measurement Report包括蜂窝用户与基站之间的链路状态信息。
计算单元112，用于根据获取的所述测量报告信息，计算所述蜂窝用户与基站之间的信噪比；
判断单元113，用于若所述信噪比低于预置的信噪比阈值，则判断所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件；若所述信噪比高于预置的信噪比阈值，则判断所述蜂窝用户不满足利用帮助节点进行数据传输的条件。
获取单元111获取到蜂窝用户的测量报告信息Measurement Report后，计算单元112根据所述Measurement Report信息中的蜂窝用户与基站之间的链路状态信息计算蜂窝用户与基站之间的链路信噪比。具体地，基站与蜂窝用户之间的链路状态信息中包括基站与蜂窝用户之间的距离dC，链路的衰减因子α，有用功率PC。以及结合同频D2D用户信息，包括D2D用户与基站之间的距离dD和干扰功率PD，白噪声干扰σ2。计算单元112基站根据上述各个参数计算基站与蜂窝用户之间的链路信噪比的方法可参考方法实施例中所述，在此不再赘述。
本实施例中，预先设置蜂窝用户与基站之间的信噪比阈值，若计算单元112计算的蜂窝用户与基站之间的信噪比低于预置的信噪比阈值，则判断单元113判断所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件。若计算单元112计算的蜂窝用户与基站之间的信噪比高于预置的信噪比阈值，则判断单元113判断所述蜂窝用户不满足利用帮助节点进行数据传输的条件。
当判断单元113判断所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件，帮助节点接收到蜂窝用户发送的连接请求Attach Request以及蜂窝用户的测量报告信息Measurement Report时，帮助节点获取到蜂窝用户与基站之间的链路状态信息。同时，帮助节点已知所述蜂窝用户与该帮助节点之间的链路状态信息，以及所述基站与该帮助节点之间的链路状态信息。而网络中同频D2D用户的干扰信息对于帮助节点都是未知的，因此，帮助节点不考虑同频D2D用户的干扰信息，根据获知的各个链路状态信息计算利用帮助节点进行数据传输的网络吞吐量。
具体地，帮助节点根据各个链路状态信息首先计算出蜂窝用户与帮助节点之间的链路误包率e01，帮助节点与基站之间的链路误包率e02，以及蜂窝用户与基站之间的链路误包率e03。然后，根据下面公式计算出在不考虑同频D2D用户干扰下帮助节点的激活门限r0为：
r0＝[-g0(-1+e02+e03-e01e03)]/[(2-e03-e02)(e03-e01e03)-(1-e03)(-1+e02+e03-e01e03)]。
其中，g0为在数据传输过程中基站接收到的数据包个数。若在数据传输过程中，帮助节点激活后发送的数据包个数为k0，蜂窝用户与帮助节点每个时隙发送一个数据包，那么蜂窝用户与帮助节点传输这些数据包所用的总时隙为r0+2k0，则计算出利用帮助节点的网络吞吐量A＝g0/(r0+2k0)。
当不利用帮助节点时，计算的网络吞吐量A0＝1-e03。比较所述利用帮助节点进行数据传输的网络吞吐量A与不利用帮助节点进行数据传输的网络吞吐量A0的大小，也即比较g0/(r0+2k0)与(1-e03)的大小。若g0/(r0+2k0)大于(1-e03)时，则利用所述帮助节点能够提高网络吞吐量，若g0/(r0+2k0)小于或等于(1-e03)时，则利用所述帮助节点不能提高网络吞吐量。
当利用所述帮助节点能够提高网络吞吐量，基站接收到帮助节点发送的初始用户信息Initial UE Message时，处理模块13从初始用户信息Initial UEMessage中获取蜂窝用户与帮助节点之间的链路状态信息。同时，基站已知蜂窝用户与基站之间的链路状态信息，帮助节点与基站之间的链路状态信息，以及网络中同频D2D用户信息，包括D2D用户与基站之间的距离dD和干扰功率PD，白噪声干扰σ2。处理模块13根据各个链路状态信息以及D2D用户信息，计算在同频D2D用户干扰下所述帮助节点的激活门限r的过程如方法实施例中所述，在此就不再赘述。处理模块13计算出在同频D2D用户干扰下帮助节点的激活门限r后，发送Context Setup Request至所述帮助节点，授权所述帮助节点与蜂窝用户建立通信链路连接，并根据计算的所述帮助节点的激活门限r获知所述帮助节点的激活时隙，将对应的资源分配给所述帮助节点使其在激活时隙上开始发送数据，激活所述帮助节点。
本实施例提供的数据传输装置，当接收到蜂窝用户发送的利用帮助节点进行数据传输请求时，获取单元111获取所述蜂窝用户的测量报告信息，计算单元112根据获取的所述测量报告信息，计算所述蜂窝用户与基站之间的信噪比，若所述信噪比低于预置的信噪比阈值，则判断单元113判断所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件，若所述信噪比高于预置的信噪比阈值，则判断单元113判断所述蜂窝用户不满足利用帮助节点进行数据传输的条件，在所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件时，通过利用帮助节点建立的通信链路进行数据传输，降低了同频D2D用户通信对蜂窝用户通信造成的干扰，提高了蜂窝用户的通信质量。
进一步地，基于第一实施例和第二实施例提出本发明数据传输装置第三实施例，在本实施例中，所述控制模块12，还用于：
当接收到所述帮助节点发送的切换请求时，断开与所述帮助节点的通信链路连接。
由于在数据传输过程中，蜂窝用户与帮助节点之间的链路状态可能会发生变化。例如，当蜂窝用户与帮助节点之间的距离变远后，蜂窝用户与帮助节点之间的链路状态变差，利用该帮助节点就可能不再能够提高网络的吞吐量，此时，若继续利用该帮助节点也不能够提高蜂窝用户的通信质量。因此，为了避免这种情况的发生，在本实施例中，在蜂窝用户与帮助节点建立了通信链路连接的情况下，当利用帮助节点不能够提高网络吞吐量时，控制模块12断开帮助节点与基站之间的通信链路连接，释放资源。具体地，当利用帮助节点不能够提高网络吞吐量，基站接收到所述帮助节点发送的切换请求Handover信息时，控制模块12断开帮助节点与基站之间的通信链路连接，释放资源。或者，当在预置时间内基站未接收到帮助节点发送的数据包时，控制模块12断开帮助节点与基站之间的通信链路连接并释放资源。
对于蜂窝用户而言，在蜂窝用户与帮助节点建立了通信链路连接的情况下，蜂窝用户根据预先设置的时间周期T，每隔所述时间周期T则向帮助节点发送一次测量报告信息Measurement Report。而帮助节点每次接收到蜂窝用户发送的测量报告信息Measurement Report时，根据所述测量报告信息Measurement Report重新判断利用所述帮助节点是否能够提高网络吞吐量。若利用所述帮助节点依然能够提高网络吞吐量，则所述帮助节点与蜂窝用户继续通过已建立的通信链路连接向基站发送数据。若利用所述帮助节点不能够提高网络吞吐量，则所述帮助节点向基站发送切换请求Handover信息，然后向蜂窝用户发送Handover Command信息。当蜂窝用户接收到所述HandoverCommand信息时，断开与所述帮助节点的通信链路连接。
进一步地，若蜂窝用户与各个帮助节点之间的链路状态均变差，利用各个帮助节点均不再能够提高网络的吞吐量时，则控制模块12授权所述蜂窝用户向其他帮助节点发送连接请求，建立新的通信链路连接。
本实施例提供的数据传输装置，在帮助节点与蜂窝用户建立通信链路连接后，当接收到所述帮助节点发送的切换请求时，控制模块12断开与所述帮助节点的通信链路连接，以建立与其他帮助节点的新通信链路连接，因此，进一步保证了蜂窝用户的通信质量。
本发明进一步提供一种数据传输系统，参照图6，图6为本发明数据传输系统的结构框架示意图。
在本实施例中，所述数据传输系统包括：基站10、蜂窝用户20以及帮助节点30。基站10包括上述实施例中所述的数据传输装置。具体地，该数据传输系统的工作过程如下所述：
当蜂窝用户20需要向基站10传输数据时，蜂窝用户20首先向基站10发送数据传输请求，具体地，在本实施例中，蜂窝用户20向基站10发送RRCConnectionRequest，该RRCConnectionRequest中包括EstablishmentCause信息，在本实施例中，所述EstablishmentCause信息设置为NC-dataTransmission，也即蜂窝用户20与基站10之间数据传输的类型设置为网络编码方式的数据传输类型。
基站10在接收到蜂窝用户20发送的RRCConnectionRequest时，获取到蜂窝用户20的测量报告信息Measurement Report，所述测量报告信息Measurement Report包括蜂窝用户20与基站10之间的链路状态信息。数据传输装置的判断模块11根据所述测量报告信息Measurement Report判断蜂窝用户20是否满足利用帮助节点进行数据传输的条件。
当判断模块11判断蜂窝用户20满足利用帮助节点进行数据传输的条件时，则控制模块12授权蜂窝用户20向帮助节点发送连接请求。具体地，控制模块12发送RRCConnectionSetup Complete至蜂窝用户20，授权蜂窝用户20寻找帮助节点30。本实施例中，所述帮助节点30优选为蜂窝网络系统中的中继节点relay。
当判断模块11判断蜂窝用户20不满足利用帮助节点进行数据传输的条件时，则控制模块12发送RRCConnectionReject至蜂窝用户20。当蜂窝用户20接收到控制模块12发送的RRCConnectionReject时，则发送普通RRCConnectionRequest至基站10，基站10与蜂窝用户20不利用帮助节点建立通信链路连接，与蜂窝用户20建立常规的通信链路连接。
当蜂窝用户20接收到所述RRCConnectionSetup Complete时，蜂窝用户20向其通信范围内的多个帮助节点30发送连接请求Attach Request以及蜂窝用户20的测量报告信息Measurement Report。
接收到蜂窝用户20发送的连接请求Attach Request以及蜂窝用户20的测量报告信息Measurement Report的每个帮助节点30，获取到蜂窝用户20的测量报告信息Measurement Report中的蜂窝用户20与基站10之间的链路状态信息。同时，每个帮助节点30已知蜂窝用户20与帮助节点30之间的链路状态信息，以及基站10与帮助节点30之间的链路状态信息。由于网络中同频D2D用户的干扰信息对于每个帮助节点都是未知的，因此，每个帮助节点30不考虑同频D2D用户的干扰信息，根据获知的各个链路状态信息计算利用帮助节点进行数据传输的网络吞吐量。
具体地，每个帮助节点30根据各个链路状态信息首先计算出蜂窝用户20与帮助节点30之间的链路误包率e01，帮助节点30与基站10之间的链路误包率e02，以及蜂窝用户20与基站10之间的链路误包率e03。然后，根据下面公式计算出在不考虑同频D2D用户干扰下帮助节点的激活门限r0为：
r0＝[-g0(-1+e02+e03-e01e03)]/[(2-e03-e02)(e03-e01e03)-(1-e03)(-1+e02+e03-e01e03)]。
其中，g0为在数据传输过程中基站接收到的数据包个数。若在数据传输过程中，帮助节点30激活后发送的数据包个数为k0，蜂窝用户20与帮助节点30每个时隙发送一个数据包，那么蜂窝用户20与帮助节点30传输这些数据包所用的总时隙为r0+2k0，则计算出利用帮助节点的网络吞吐量A＝g0/(r0+2k0)。
当不利用帮助节点时，计算的网络吞吐量A0＝1-e03。比较利用帮助节点进行数据传输的网络吞吐量A与不利用帮助节点进行数据传输的网络吞吐量A0的大小，也即比较g0/(r0+2k0)与(1-e03)的大小。若g0/(r0+2k0)大于(1-e03)时，则利用所述帮助节点能够提高网络吞吐量，若g0/(r0+2k0)小于或等于(1-e03)时，则利用所述帮助节点不能提高网络吞吐量。
当利用帮助节点能够提高网络吞吐量时，帮助节点30发送初始用户信息Initial UE Message至基站10，请求基站10认证授权该帮助节点30与蜂窝用户20建立通信链路连接。其中，所述初始用户信息Initial UE Message包括蜂窝用户20的身份认证信息以及蜂窝用户20与该帮助节点30之间的链路状态信息。当利用帮助节点不能提高网络吞吐量时，帮助节点30发送reject信息至蜂窝用户20。
当利用帮助节点能够提高网络吞吐量时，处理模块13则授权帮助节点30与蜂窝用户20建立通信链路连接。具体地，处理模块13发送Context SetupRequest至帮助节点30，授权所述帮助节点30与蜂窝用户20建立通信链路连接。进一步地，当利用帮助节点30能够提高网络吞吐量，基站10接收到帮助节点30发送的初始用户信息Initial UE Message时，处理模块13从初始用户信息Initial UE Message中获取蜂窝用户20与帮助节点10之间的链路状态信息。同时，基站10已知蜂窝用户20与基站10之间的链路状态信息，帮助节点30与基站10之间的链路状态信息，以及网络中同频D2D用户信息，包括D2D用户与基站之间的距离dD和干扰功率PD，白噪声干扰σ2。处理模块13根据各个链路状态信息以及D2D用户信息，计算在同频D2D用户干扰下帮助节点30的激活门限r的过程如方法实施例中所述，在此就不再赘述。
处理模块13计算出在同频D2D用户干扰下帮助节点的激活门限r后，发送Context Setup Request至帮助节点30，授权帮助节点30与蜂窝用户20建立通信链路连接，并根据计算的帮助节点30的激活门限r获知所述帮助节点30的激活时隙，将对应的资源分配给所述帮助节点30使其在激活时隙上开始发送数据，激活所述帮助节点30。例如，若发送数据的时隙是连续的，处理模块13将第1到第r个时隙分配给蜂窝用户20，也即在第1到第r个时隙之间只有蜂窝用户20采用网络编码方式发送数据至基站10。从第r+1时隙开始，处理模块13将第r+1时隙分配给帮助节点30，也即帮助节点30在第r+1时隙开始采用网络编码方式发送数据至基站10。在之后发送数据的时隙中，帮助节点30与蜂窝用户20轮流向基站10发送数据。
优选地，蜂窝用户10发送的数据包中有一类数据包是被帮助节点30接收到而未被基站10接收到，定义此类型数据包为新型包。当帮助节点30只要接收到一个新型包就会激活，向基站10发送该新型包。
另外，当利用各个帮助节点30均不能提高网络吞吐量，基站10未接收到帮助节点30发送的初始用户信息Initial UE Message时，则处理模块13发送RRCConnectionReject至蜂窝用户20。优选地，预先设置一预置的时间阈值，当在所述预置的时间阈值内基站10未接收到帮助节点30发送的初始用户信息Initial UE Message时，则处理模块13发送RRCConnectionReject至蜂窝用户20。当蜂窝用户20接收到基站10发送的RRCConnectionReject时，蜂窝用户20发送普通RRCConnectionRequest至基站10，基站10与蜂窝用户20不利用帮助节点建立通信链路连接，与蜂窝用户20建立常规的通信链路连接。
当帮助节点30采用网络编码方式向基站10发送数据时，帮助节点30先接收蜂窝用户20发送的数据包，将接收到的所述数据包进行缓存，当所述数据包的数量达到帮助节点30的激活门限r时，帮助节点30将缓存的所述数据包进行网络编码，然后将编码后的数据包发送至基站10。
基站10在接收到数据包时，处理模块13首先识别该数据包是否为网络编码数据包。具体地，处理模块13检测所述数据包对应的MAC子头中位置标识LCID码是否存在指示所述数据包为网络编码数据包的预置比特组合。若检测到该预置的01100比特组合，则识别该数据包为网络编码数据包；否则，识别该数据包为非网络编码数据包。处理模块13在识别到该数据包为网络编码数据包时，则按照网络编码方式对应的网络解码方式对该网络编码数据包进行解包。例如，当蜂窝用户20需要将数据包X和数据包Y发送至基站10，而蜂窝用户20与基站10之间的链路状态较差，可能就会存在数据包X或数据包Y丢失的情况。而当利用帮助节点30后，帮助节点30接收到蜂窝用户20发送的数据包X和数据包Y，并将数据包X和数据包Y进行网络编码，合并成一个数据包发送至基站10。当基站10接收到帮助节点30发送的数据包后，通过解码获得数据包X和数据包Y。因此，不管蜂窝用户20在传输过程中丢失了哪个数据包，最终基站10都能够获得蜂窝用户20发送的所有数据包，从而提高了蜂窝用户20的通过质量。当基站10接收到足够数目的数据包时，处理模块13发送ACK(Acknowledgement)信息至蜂窝用户20，数据传输过程完成。同时，处理模块13向蜂窝用户20和帮助节点30发送RRCConnectionRelease，断开通信链路连接并释放资源。
本实施例提供的数据传输系统，包括基站10、蜂窝用户20以及帮助节点30，基站10包括本发明所述的数据传输装置。当接收到蜂窝用户20发送的数据传输请求时，数据传输装置的判断模块11判断蜂窝用户20是否满足利用帮助节点进行数据传输的条件，若蜂窝用户20满足利用帮助节点进行数据传输的条件，数据传输装置的控制模块12授权蜂窝用户20向帮助节点30发送连接请求，当接收到所述帮助节点30发送的切换请求时，数据传输装置的处理模块13授权帮助节点30与蜂窝用户20建立通信链路连接，因此，蜂窝用户10不仅可以通过常规的蜂窝用户20与基站10之间的通信链路进行数据传输，还可以通过利用帮助节点30建立的通信链路进行数据传输，降低了同频D2D用户通信对蜂窝用户20通信造成的干扰，提高了蜂窝用户20的通信质量。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种数据传输方法，其特征在于，所述数据传输方法包括以下步骤：
当接收到蜂窝用户发送的数据传输请求时，判断所述蜂窝用户是否满足利用帮助节点进行数据传输的条件；
若是，则授权所述蜂窝用户向帮助节点发送包含蜂窝用户的测量报告信息的连接请求；
当接收到帮助节点反馈的初始用户信息时，授权所述帮助节点与所述蜂窝用户建立通信链路连接。
2.如权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，所述当接收到帮助节点反馈的初始用户信息时，授权所述帮助节点与所述蜂窝用户建立通信链路连接的步骤之后，还包括：
接收所述帮助节点与所述蜂窝用户采用网络编码方式发送的数据，并进行解码。
3.如权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，所述当接收到蜂窝用户发送的数据传输请求时，判断所述蜂窝用户是否满足利用帮助节点进行数据传输的条件的步骤包括：
当接收到蜂窝用户发送的数据传输请求时，获取所述蜂窝用户的测量报告信息；
根据获取的所述测量报告信息，计算所述蜂窝用户与基站之间的信噪比；
若所述信噪比低于预置的信噪比阈值，则判断所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件；
若所述信噪比高于预置的信噪比阈值，则判断所述蜂窝用户不满足利用帮助节点进行数据传输的条件。
4.如权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，所述当接收到帮助节点反馈的初始用户信息时，授权所述帮助节点与所述蜂窝用户建立通信链路连接的步骤之前，还包括：
帮助节点根据接收到的蜂窝用户的测量报告信息，计算利用帮助节点进行数据传输的网络吞吐量；
判断所述网络吞吐量是否大于未利用帮助节点进行数据传输的网络吞吐量；
若是，则发送初始用户信息至基站；
若否，则发送拒绝信息至蜂窝用户。
5.如权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，所述授权所述帮助节点与所述蜂窝用户建立通信链路连接的步骤之前，还包括：
根据接收到的所述初始用户信息，计算所述帮助节点的激活门限。
6.如权利要求1-5中任一项所述的数据传输方法，其特征在于，所述当接收到帮助节点反馈的初始用户信息时，授权所述帮助节点与所述蜂窝用户建立通信链路连接的步骤之后，还包括：
当接收到所述帮助节点发送的切换请求时，断开与所述帮助节点的通信链路连接。
7.一种数据传输装置，其特征在于，所述数据传输装置包括：
判断模块，用于当接收到蜂窝用户发送的数据传输请求时，判断所述蜂窝用户是否满足利用帮助节点进行数据传输的条件；
控制模块，用于若所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件，则授权所述蜂窝用户向帮助节点发送包含蜂窝用户的测量报告信息的连接请求；
处理模块，用于当接收到帮助节点反馈的初始用户信息时，授权所述帮助节点与所述蜂窝用户建立通信链路连接。
8.如权利要求7所述的数据传输装置，其特征在于，所述处理模块还用于：
接收所述帮助节点与所述蜂窝用户采用网络编码方式发送的数据，并进行解码。
9.如权利要求7所述的数据传输装置，其特征在于，所述判断模块包括：
获取单元，用于当接收到蜂窝用户发送的数据传输请求时，获取所述蜂窝用户的测量报告信息；
计算单元，用于根据获取的所述测量报告信息，计算所述蜂窝用户与基站之间的信噪比；
判断单元，用于若所述信噪比低于预置的信噪比阈值，则判断所述蜂窝用户满足利用帮助节点进行数据传输的条件；若所述信噪比高于预置的信噪比阈值，则判断所述蜂窝用户不满足利用帮助节点进行数据传输的条件。
10.如权利要求7所述的数据传输装置，其特征在于，所述处理模块还用于：
根据接收到的所述初始用户信息，计算所述帮助节点的激活门限。
11.如权利要求7-10中任一项所述的数据传输装置，其特征在于，所述控制模块还用于：
当接收到所述帮助节点发送的切换请求时，断开与所述帮助节点的通信链路连接。
12.一种数据传输系统，其特征在于，所述数据传输系统包括基站、蜂窝用户以及帮助节点；所述基站包括如权利要求7-11中任一项所述的数据传输装置。
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