終端直通技術共享系統下行資源的跨層設計方法
2023-12-05 03:20:01
專利名稱：終端直通技術共享系統下行資源的跨層設計方法
技術領域：
本發明是針對終端直通(D2D)技術共享蜂窩系統下行資源場景，提出的聯合物理層、鏈路層以及網絡層對頻率、時間、空間和功率資源進行聯合調度和優化分配的方法。
背景技術：
為了克服頂T-Advanced系統中隨著無線多媒體業務發展帶來的以基站為中心的小區業務提供模式在適應本地業務發展方面的局限 性，現引入終端直通(D2D)技術以改善網絡結構、增強覆蓋、提高系統容量。蜂窩移動通信系統中引入D2D技術，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，為了擴展覆蓋範圍，提升系統容量，D2D終端也作為移動中繼節點使用。雖然引入D2D終端可以為傳統蜂窩系統帶來額外增益，但是也使得幹擾更加複雜。現有的幹擾協調技術不再適用。如何設計有效的幹擾協調和資源分配方案及算法，保證傳統蜂窩系統引入D2D終端後的系統可靠性和性能，提升系統容量並改善網絡覆蓋，便成為D2D領域研究的熱點。基於以上背景，本發明提出D2D終端在MT-Advanced系統中與蜂窩用戶共享下行資源的跨層資源分配和調度方法及算法，在有效進行幹擾協調和抑制的前提下，提高系統下行資源的利用率和系統的覆蓋範圍。
發明內容
技術問題本發明的目的是提供一種終端直通技術共享系統下行資源的跨層設計方法，該方法是一種D2D終端在IMT-Advanced系統中與蜂窩用戶復用蜂窩系統下行資源的跨層資源分配和調度的方法及算法，考慮的系統模型包括小區內和小區間兩種應用場景。在無線蜂窩網絡系統中以自組織形式存在的短距離終端直通技術(D2D)用戶對與蜂窩網絡用戶以underlay方式共存並共同使用相同的下行無線資源(包括頻道、時隙、功率、空間)，針對幹擾協調和抑制問題對這些資源的分配和調度展開討論。在本發明中，分別考慮了小區內和小區間用戶場景，找到不同應用場景下的共性特徵，併兼顧不同應用場景的個性因素。針對D2D與蜂窩共存系統的特點，克服已有資源分配方案中的不足，提供根據資源的跨層優化分配和調度方法。技術方案本發明考慮的系統模型包括兩種場景，即，場景A :小區內D2D通信與蜂窩用戶復用下行資源場景和場景B :小區間D2D通信與蜂窩用戶復用下行資源場景。相關建模和設計方案討論以最大化接近工程應用需求為標準，體現成果的實用價值和普適性。首先，這裡定義的術語定義如下 BS :基站D2D :端到端
⑶1:蜂窩用戶DUEl :單個D2D通信對的發送端DUE2 :單個D2D通信對的接收端SINR :信乾燥比LA:鏈路自適應CM:編碼調製方式M :在D2D鏈路層備選的CM方案數目dDiWs :D2D通信對中的發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通信的發送端DEUl到達蜂窩用戶CUl的距離hDACU' :D2D發送端到達⑶I無線信道的衰落係數hBSWR :BS與DUE2之間的無線信道衰落係數hDl2Dx =DUEl與DUE2通信的無線信道衰落係數Pbs :基站對CUl的發送功率Pd =DUEl的發送功率N。加性白高斯噪聲功率α :路徑損耗因子Ibr :小區間單個D2D通信對接收端處的信乾燥比IBSWr BS對DUE2的幹擾^dt2CU1 :存在多個D2D終端時，在⑶I處產生的累積幹擾Nd:復用同一個下行資源的D2D發送端的數目Oiu :第i個D2D發送端的發送功率dDrjlcV1:第I個D2D發送端到CUl的距離D2D接收端接收D2D通信信號的SINR值YDrZDsrh D2D接收端能夠正確接收D2D通信信號的SINR的門限值YDT2DR,K1:第j中編碼調試方式對應的SINR門限值JBsicrxt,, CU1正確檢測出BS發送來的信號的SINR門限值
Jbszcu1 CU1檢測出的BS發送來的信號的SINR值^bswrj :多個D2D通信對場景下BS與第i個D2D接收端之間無線通信信道的衰落因子hLW_Dxj :多個D2D通信對場景下第i個D2D對之間無線通信信道的衰落因子hDTjlcU1:多個D2D通信對場景下第i個D2D發送端與CUl之間無線通信信道的衰落因子
dDTiWEj :多個D2D通信對場景下第i個D2D對之間無線通信距離SBSWRj 多個D2D通信對場景下BS到達第i個D2D接收端的距離'fdtAd一'.h :多個D2D通信對場景下第i個D2D發送端採用第j個CM方式時對應的SINR門限值1:構成累積幹擾的D2D用戶端中刪除使累積幹擾變小的那個D2D用戶通信對4,:在刪除一個或者若干個i '後剩下的D2D通信對的個數h獅Rt :本小區基站到達鄰小區D2D接收端的無線通信信道衰落係數hDrA2DiLt :鄰小區D2D通信對之間無線通信信道衰落係數hBSICU' BS 到本小區蜂窩用戶CUl的無線通信信道衰落係數hD^CVx :鄰小區D2D發送端到達⑶I的無線通信信道衰落係數hsicu' =BS到達⑶I的無線信道的衰落係數dBS1DsA :本小區基站到達鄰小區D2D接收端的距離dDMi 鄰小區D2D通信對之間的距離dBS2CV1:本小區BS到達蜂窩用戶⑶I的距離dDalcUx :鄰小區D2D發送端到達本小區⑶I的距離Pda :鄰小區D2D發送端的發送功率yo^D^.j :鄰小區D2D接收端採用第j個CM方式時能夠正確接收D2D通信信號的SINR的門限值argmin:尋找使目標函數取得最小的那個值場景A :當D2D通信復用小區內蜂窩系統的下行資源時，D2D發送端會對蜂窩用戶(CUl)的接收造成幹擾，同時基站的下行廣播會對D2D的接收造成幹擾。假設D2D通信對中的發送端為DUEl，接收端為DUE2，兩者的距離為DUEl發送信號至DUE2。基站(BS或eNB)到蜂窩用戶⑶I的距離為^^2%，BS發送信號至CUl。DUEl到⑶I的距離為Aprr1，BS到達DUE2的距離為，D2D發送端到⑶I的無線信道衰落係數為毛，BS與DUE2之間的無線信道衰落係數為々冊2馬，Pbs為基站向⑶I發送信號的發送功率，DUEl與DUE2通信的無線信道衰落係數為/ > Pd為DUEl的發送功率，N0為加性白高斯噪聲功率，α為路徑損耗因子。此時，在DUE2處的信乾燥比(SINR)為
權利要求
1.一種終端直通技術共享系統下行資源的跨層設計方法，其特徵在於通過鏈路自適應的手段對資源進行跨層的資源分配，對小區內或小區間D2D通信對與蜂窩用戶共存的場景進行跨層設計， 小區內單個D2D通信對與蜂窩用戶共存的場景，其跨層設計方法為 步驟一在基站BS端首先通過公共控制信道獲得關於任一蜂窩用戶⑶I和端到端直通用戶D2D發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相對於BS的位置信息，並根據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值，在此假設得到的值是理想的，無誤差的， 步驟四D2D接收端得到以上信息後，計算公式
2.—種終端直通技術共享系統下行資源的跨層設計方法，其特徵在於對小區內多個D2D通信對與蜂窩用戶共存的場景，其跨層設計方法為 步驟一在BS端首先通過公共控制信道獲得關於蜂窩用戶⑶I和多個D2D發送及接收端的位置信息， 步驟二 在CUl接收端通過信號估計算法得到由多個D2D發送端引起的累積幹擾，在此假設對無線傳輸信道的衰落因子的估計是理想的，無誤差的， 步驟三在每個D2D發送端的鏈路層有M種備選的CM方案，單個D2D發送端將這M種CM方案對應的SINR值通過公共控制信道傳給BS，由BS傳給⑶UUl根據M個D2D的SINR分別計算累積幹擾，計算公式(3)
3.—種終端直通技術共享系統下行資源的跨層設計方法，其特徵在於對小區間單個D2D通信對與蜂窩用戶共存的場景，其跨層設計方法為 步驟一在BS端首先通過公共控制信道獲得關於本小區蜂窩用戶⑶I和鄰小區D2D發送和接收端的位置信息， 步驟二 在鄰小區D2D接收端通過信號估計算法得到關於本小區BS以及⑶I的位置信息並估計相應的無線傳輸信道的衰落因子值，在此假設得到的值是理想的，無誤差的， 步驟三在鄰小區D2D發送端的鏈路層有M種備選的CM方案，D2D發送端將這M種CM方案對應的SINR值通過公共控制信道傳給BS。並根據公式(6)分別計算相應的值，
全文摘要
終端直通技術共享系統下行資源的跨層設計方法是一種D2D終端在IMT-Advanced系統中與蜂窩用戶復用蜂窩系統下行資源的跨層資源分配和調度的方法及算法，考慮的系統模型包括小區內和小區間兩種應用場景。在無線蜂窩網絡系統中以自組織形式存在的短距離終端直通技術(D2D)用戶對與蜂窩網絡用戶以underlay方式共存並共同使用相同的下行無線資源(包括頻道、時隙、功率、空間)，針對幹擾協調和抑制問題對這些資源的分配和調度展開討論。在本發明中，分別考慮了小區內和小區間用戶場景，找到不同應用場景下的共性特徵，併兼顧不同應用場景的個性因素。針對D2D與蜂窩共存系統的特點，克服已有資源分配方案中的不足，提供根據資源的跨層優化分配和調度方法。
文檔編號H04W72/12GK103024914SQ20121058351
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者孫君, 朱洪波, 邵世祥 申請人:南京郵電大學