專利名稱：終端直通技術(shù)共享系統(tǒng)下行資源的跨層設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是針對(duì)終端直通(D2D)技術(shù)共享蜂窩系統(tǒng)下行資源場(chǎng)景，提出的聯(lián)合物理層、鏈路層以及網(wǎng)絡(luò)層對(duì)頻率、時(shí)間、空間和功率資源進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度和優(yōu)化分配的方法。
背景技術(shù)：
為了克服頂T-Advanced系統(tǒng)中隨著無線多媒體業(yè)務(wù)發(fā)展帶來的以基站為中心的小區(qū)業(yè)務(wù)提供模式在適應(yīng)本地業(yè)務(wù)發(fā)展方面的局限 性，現(xiàn)引入終端直通(D2D)技術(shù)以改善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)覆蓋、提高系統(tǒng)容量。蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中引入D2D技術(shù)，將形成蜂窩通信和D2D通信共存情況，D2D終端除了作為一種通信模式外，為了擴(kuò)展覆蓋范圍，提升系統(tǒng)容量，D2D終端也作為移動(dòng)中繼節(jié)點(diǎn)使用。雖然引入D2D終端可以為傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)帶來額外增益，但是也使得干擾更加復(fù)雜。現(xiàn)有的干擾協(xié)調(diào)技術(shù)不再適用。如何設(shè)計(jì)有效的干擾協(xié)調(diào)和資源分配方案及算法，保證傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)引入D2D終端后的系統(tǒng)可靠性和性能，提升系統(tǒng)容量并改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋，便成為D2D領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)?；谝陨媳尘埃景l(fā)明提出D2D終端在MT-Advanced系統(tǒng)中與蜂窩用戶共享下行資源的跨層資源分配和調(diào)度方法及算法，在有效進(jìn)行干擾協(xié)調(diào)和抑制的前提下，提高系統(tǒng)下行資源的利用率和系統(tǒng)的覆蓋范圍。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種終端直通技術(shù)共享系統(tǒng)下行資源的跨層設(shè)計(jì)方法，該方法是一種D2D終端在IMT-Advanced系統(tǒng)中與蜂窩用戶復(fù)用蜂窩系統(tǒng)下行資源的跨層資源分配和調(diào)度的方法及算法，考慮的系統(tǒng)模型包括小區(qū)內(nèi)和小區(qū)間兩種應(yīng)用場(chǎng)景。在無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中以自組織形式存在的短距離終端直通技術(shù)(D2D)用戶對(duì)與蜂窩網(wǎng)絡(luò)用戶以u(píng)nderlay方式共存并共同使用相同的下行無線資源(包括頻道、時(shí)隙、功率、空間)，針對(duì)干擾協(xié)調(diào)和抑制問題對(duì)這些資源的分配和調(diào)度展開討論。在本發(fā)明中，分別考慮了小區(qū)內(nèi)和小區(qū)間用戶場(chǎng)景，找到不同應(yīng)用場(chǎng)景下的共性特征，并兼顧不同應(yīng)用場(chǎng)景的個(gè)性因素。針對(duì)D2D與蜂窩共存系統(tǒng)的特點(diǎn)，克服已有資源分配方案中的不足，提供根據(jù)資源的跨層優(yōu)化分配和調(diào)度方法。技術(shù)方案本發(fā)明考慮的系統(tǒng)模型包括兩種場(chǎng)景，即，場(chǎng)景A :小區(qū)內(nèi)D2D通信與蜂窩用戶復(fù)用下行資源場(chǎng)景和場(chǎng)景B :小區(qū)間D2D通信與蜂窩用戶復(fù)用下行資源場(chǎng)景。相關(guān)建模和設(shè)計(jì)方案討論以最大化接近工程應(yīng)用需求為標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)成果的實(shí)用價(jià)值和普適性。首先，這里定義的術(shù)語定義如下 BS :基站D2D :端到端
⑶1:蜂窩用戶DUEl :單個(gè)D2D通信對(duì)的發(fā)送端DUE2 :單個(gè)D2D通信對(duì)的接收端SINR :信干燥比LA:鏈路自適應(yīng)CM:編碼調(diào)制方式M :在D2D鏈路層備選的CM方案數(shù)目dDiWs :D2D通信對(duì)中的發(fā)送端與接收端兩者的距離
^bsicu1 :基站(BS或eNB)到蜂窩用戶CUl的距尚c^BSiDjl :基站到 DUE2 的距尚dDrlcl. :D2D通信的發(fā)送端DEUl到達(dá)蜂窩用戶CUl的距離hDACU' :D2D發(fā)送端到達(dá)⑶I無線信道的衰落系數(shù)hBSWR :BS與DUE2之間的無線信道衰落系數(shù)hDl2Dx =DUEl與DUE2通信的無線信道衰落系數(shù)Pbs :基站對(duì)CUl的發(fā)送功率Pd =DUEl的發(fā)送功率N。加性白高斯噪聲功率α :路徑損耗因子Ibr :小區(qū)間單個(gè)D2D通信對(duì)接收端處的信干燥比IBSWr BS對(duì)DUE2的干擾^dt2CU1 :存在多個(gè)D2D終端時(shí)，在⑶I處產(chǎn)生的累積干擾Nd:復(fù)用同一個(gè)下行資源的D2D發(fā)送端的數(shù)目Oiu :第i個(gè)D2D發(fā)送端的發(fā)送功率dDrjlcV1:第I個(gè)D2D發(fā)送端到CUl的距離D2D接收端接收D2D通信信號(hào)的SINR值YDrZDsrh D2D接收端能夠正確接收D2D通信信號(hào)的SINR的門限值YDT2DR,K1:第j中編碼調(diào)試方式對(duì)應(yīng)的SINR門限值JBsicrxt,, CU1正確檢測(cè)出BS發(fā)送來的信號(hào)的SINR門限值
Jbszcu1 CU1檢測(cè)出的BS發(fā)送來的信號(hào)的SINR值^bswrj :多個(gè)D2D通信對(duì)場(chǎng)景下BS與第i個(gè)D2D接收端之間無線通信信道的衰落因子hLW_Dxj :多個(gè)D2D通信對(duì)場(chǎng)景下第i個(gè)D2D對(duì)之間無線通信信道的衰落因子hDTjlcU1:多個(gè)D2D通信對(duì)場(chǎng)景下第i個(gè)D2D發(fā)送端與CUl之間無線通信信道的衰落因子
dDTiWEj :多個(gè)D2D通信對(duì)場(chǎng)景下第i個(gè)D2D對(duì)之間無線通信距離SBSWRj 多個(gè)D2D通信對(duì)場(chǎng)景下BS到達(dá)第i個(gè)D2D接收端的距離'fdtAd一'.h :多個(gè)D2D通信對(duì)場(chǎng)景下第i個(gè)D2D發(fā)送端采用第j個(gè)CM方式時(shí)對(duì)應(yīng)的SINR門限值1:構(gòu)成累積干擾的D2D用戶端中刪除使累積干擾變小的那個(gè)D2D用戶通信對(duì)4,:在刪除一個(gè)或者若干個(gè)i '后剩下的D2D通信對(duì)的個(gè)數(shù)h獅Rt :本小區(qū)基站到達(dá)鄰小區(qū)D2D接收端的無線通信信道衰落系數(shù)hDrA2DiLt :鄰小區(qū)D2D通信對(duì)之間無線通信信道衰落系數(shù)hBSICU' BS 到本小區(qū)蜂窩用戶CUl的無線通信信道衰落系數(shù)hD^CVx :鄰小區(qū)D2D發(fā)送端到達(dá)⑶I的無線通信信道衰落系數(shù)hsicu' =BS到達(dá)⑶I的無線信道的衰落系數(shù)dBS1DsA :本小區(qū)基站到達(dá)鄰小區(qū)D2D接收端的距離dDMi 鄰小區(qū)D2D通信對(duì)之間的距離dBS2CV1:本小區(qū)BS到達(dá)蜂窩用戶⑶I的距離dDalcUx :鄰小區(qū)D2D發(fā)送端到達(dá)本小區(qū)⑶I的距離Pda :鄰小區(qū)D2D發(fā)送端的發(fā)送功率yo^D^.j :鄰小區(qū)D2D接收端采用第j個(gè)CM方式時(shí)能夠正確接收D2D通信信號(hào)的SINR的門限值argmin:尋找使目標(biāo)函數(shù)取得最小的那個(gè)值場(chǎng)景A :當(dāng)D2D通信復(fù)用小區(qū)內(nèi)蜂窩系統(tǒng)的下行資源時(shí)，D2D發(fā)送端會(huì)對(duì)蜂窩用戶(CUl)的接收造成干擾，同時(shí)基站的下行廣播會(huì)對(duì)D2D的接收造成干擾。假設(shè)D2D通信對(duì)中的發(fā)送端為DUEl，接收端為DUE2，兩者的距離為DUEl發(fā)送信號(hào)至DUE2。基站(BS或eNB)到蜂窩用戶⑶I的距離為^^2%，BS發(fā)送信號(hào)至CUl。DUEl到⑶I的距離為Aprr1，BS到達(dá)DUE2的距離為，D2D發(fā)送端到⑶I的無線信道衰落系數(shù)為毛，BS與DUE2之間的無線信道衰落系數(shù)為々冊(cè)2馬，Pbs為基站向⑶I發(fā)送信號(hào)的發(fā)送功率，DUEl與DUE2通信的無線信道衰落系數(shù)為/ > Pd為DUEl的發(fā)送功率，N0為加性白高斯噪聲功率，α為路徑損耗因子。此時(shí)，在DUE2處的信干燥比(SINR)為
權(quán)利要求
1.一種終端直通技術(shù)共享系統(tǒng)下行資源的跨層設(shè)計(jì)方法，其特征在于通過鏈路自適應(yīng)的手段對(duì)資源進(jìn)行跨層的資源分配，對(duì)小區(qū)內(nèi)或小區(qū)間D2D通信對(duì)與蜂窩用戶共存的場(chǎng)景進(jìn)行跨層設(shè)計(jì)， 小區(qū)內(nèi)單個(gè)D2D通信對(duì)與蜂窩用戶共存的場(chǎng)景，其跨層設(shè)計(jì)方法為 步驟一在基站BS端首先通過公共控制信道獲得關(guān)于任一蜂窩用戶⑶I和端到端直通用戶D2D發(fā)送及接收端的位置信息， 步驟二 在D2D通信的接收端獲得基站的廣播信息， 步驟三D2D接收端通過公共控制信道獲得D2D相對(duì)于BS的位置信息，并根據(jù)廣播信息中獲得同頻用戶CUl的位置和信道信息，估算得到D2D接收端到BS的無線傳輸信道的衰落因子的估計(jì)值，在此假設(shè)得到的值是理想的，無誤差的， 步驟四D2D接收端得到以上信息后，計(jì)算公式
2.—種終端直通技術(shù)共享系統(tǒng)下行資源的跨層設(shè)計(jì)方法，其特征在于對(duì)小區(qū)內(nèi)多個(gè)D2D通信對(duì)與蜂窩用戶共存的場(chǎng)景，其跨層設(shè)計(jì)方法為 步驟一在BS端首先通過公共控制信道獲得關(guān)于蜂窩用戶⑶I和多個(gè)D2D發(fā)送及接收端的位置信息， 步驟二 在CUl接收端通過信號(hào)估計(jì)算法得到由多個(gè)D2D發(fā)送端引起的累積干擾，在此假設(shè)對(duì)無線傳輸信道的衰落因子的估計(jì)是理想的，無誤差的， 步驟三在每個(gè)D2D發(fā)送端的鏈路層有M種備選的CM方案，單個(gè)D2D發(fā)送端將這M種CM方案對(duì)應(yīng)的SINR值通過公共控制信道傳給BS，由BS傳給⑶UUl根據(jù)M個(gè)D2D的SINR分別計(jì)算累積干擾，計(jì)算公式(3)
3.—種終端直通技術(shù)共享系統(tǒng)下行資源的跨層設(shè)計(jì)方法，其特征在于對(duì)小區(qū)間單個(gè)D2D通信對(duì)與蜂窩用戶共存的場(chǎng)景，其跨層設(shè)計(jì)方法為 步驟一在BS端首先通過公共控制信道獲得關(guān)于本小區(qū)蜂窩用戶⑶I和鄰小區(qū)D2D發(fā)送和接收端的位置信息， 步驟二 在鄰小區(qū)D2D接收端通過信號(hào)估計(jì)算法得到關(guān)于本小區(qū)BS以及⑶I的位置信息并估計(jì)相應(yīng)的無線傳輸信道的衰落因子值，在此假設(shè)得到的值是理想的，無誤差的， 步驟三在鄰小區(qū)D2D發(fā)送端的鏈路層有M種備選的CM方案，D2D發(fā)送端將這M種CM方案對(duì)應(yīng)的SINR值通過公共控制信道傳給BS。并根據(jù)公式(6)分別計(jì)算相應(yīng)的值，
全文摘要
終端直通技術(shù)共享系統(tǒng)下行資源的跨層設(shè)計(jì)方法是一種D2D終端在IMT-Advanced系統(tǒng)中與蜂窩用戶復(fù)用蜂窩系統(tǒng)下行資源的跨層資源分配和調(diào)度的方法及算法，考慮的系統(tǒng)模型包括小區(qū)內(nèi)和小區(qū)間兩種應(yīng)用場(chǎng)景。在無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中以自組織形式存在的短距離終端直通技術(shù)(D2D)用戶對(duì)與蜂窩網(wǎng)絡(luò)用戶以u(píng)nderlay方式共存并共同使用相同的下行無線資源(包括頻道、時(shí)隙、功率、空間)，針對(duì)干擾協(xié)調(diào)和抑制問題對(duì)這些資源的分配和調(diào)度展開討論。在本發(fā)明中，分別考慮了小區(qū)內(nèi)和小區(qū)間用戶場(chǎng)景，找到不同應(yīng)用場(chǎng)景下的共性特征，并兼顧不同應(yīng)用場(chǎng)景的個(gè)性因素。針對(duì)D2D與蜂窩共存系統(tǒng)的特點(diǎn)，克服已有資源分配方案中的不足，提供根據(jù)資源的跨層優(yōu)化分配和調(diào)度方法。
文檔編號(hào)H04W72/12GK103024914SQ20121058351
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者孫君, 朱洪波, 邵世祥 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)