蜂窩通信網中低時延D2D用戶模式選擇方法與流程
2023-05-16 21:00:11 1
本發明涉及蜂窩網通信技術和d2d通信技術，尤其是涉及一種蜂窩通信網中低時延d2d用戶模式選擇方法。
背景技術：
近年來，社會進入高效的信息化時代，無線通信應用需求呈現爆發式增長，通信系統在頻譜資源、通信時延和通信可靠性等各個方面都遇到了巨大的挑戰。儘管現有的4g通信技術的物理層和mac層性能十分高效，仍不能很好地滿足移動用戶爆發式增長的應用需求，也不能滿足用戶對通信速率、時延、可靠性等方面的要求。因此，現有技術提出在傳統蜂窩通信網中引入直接通信技術來改善傳統蜂窩系統的通信時延性能和可靠性。
d2d通信技術是一種利用授權頻譜的直接通信技術，相較於利用非授權頻譜的wlan、wifi、藍牙等技術，d2d通信更具安全性和可控性。d2d通信技術使得終端用戶之間可以直接進行通信，不再需要基站轉發消息。因此，在傳統蜂窩通信網中引入d2d通信技術可以有效地提高頻譜效率和系統容量，減小基站側的負載，還可以有效地減小時延、降低系統能耗。
由於第五代移動通信對於時延和可靠性的要求，更為嚴苛，所以，應對現d2d通信進行優化改進。
技術實現要素：
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種時延低、可靠性高的蜂窩通信網中低時延d2d用戶模式選擇方法。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
一種蜂窩通信網中低時延d2d用戶模式選擇方法，該方法具體為：
1)獲取網絡中各用戶的用戶信息，計算各用戶的最大加權函數；
2)選取最大加權函數最大的m個用戶；
3)分別計算所述m個用戶中d2d用戶採用專用模式、復用模式和蜂窩模式所需的時延，為每個d2d用戶選擇時延最小的通信模式；
4)以所述通信模式對所述m個用戶進行調度。
所述用戶信息包括信道狀態信息、隊列狀態信息和地理位置信息。
所述最大加權函數的計算如下：
在第n個時隙，獲取用戶的信道狀態信息和地理位置信息，估算用戶對(i,j)的鏈路速率rij(n)；
獲取用戶的隊列狀態信息，用戶對(i,j)的隊列長度qij(n)；
以隊列長度為權重，計算最大加權函數maxij(n)：
maxij(n)＝qij(n)·rij(n)。
所述d2d用戶採用專用模式、復用模式和蜂窩模式所需的時延d_dedij(n)、d_reij(n)和d_cellij(n)，計算公式如下：
式中，n為時隙數，qij(n)為用戶對(i,j)的隊列長度，rij(n)為用戶對(i,j)的鏈路速率，下標0代表基站，下標k代表d2d用戶復用第k個蜂窩用戶的蜂窩資源。
該方法還包括：對採用復用模式的、sinr小於閾值的d2d用戶進行幹擾消除。
所述幹擾消除具體為：
在第n+1個時隙，在蜂窩網下行鏈路即基站轉發消息的時候，讓d2d用戶接收端再次接收在上行鏈路對其產生幹擾的幹擾信號，和其在上行鏈路接收到的信號進行對比，消除該幹擾信號，解碼出有用信號。
與現有技術相比，本發明具有以下優點：
1、本發明通過綜合考慮信道狀態信息(channelstateinformation，csi)和隊列狀態信息(queuestateinformation，qsi)，計算最大加權函數值，並選擇最大加權函數值最大的m個用戶進行調度，從而防止隊列較長的用戶因為信道質量較差得不到通信，減小丟包率。
2、本發明提出了以時延作為模式選擇的標準，通過選擇時延較小的模式進行通信來保證通信的時延性能。
3、本發明通過對採用復用模式但通信質量較差的d2d用戶進行幹擾消除，提高了通信可靠性。
附圖說明
圖1為本發明的應用場景示意圖；
圖2為本發明的流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。
本發明提供一種蜂窩通信網中低時延d2d用戶模式選擇方法，應用場景如圖1所示，該方法基於qsi和csi，通過比較最大權重函數值，挑選用戶進行調度；提出了以時延作為模式選擇的標準，通過選擇時延較小的模式進行通信來保證通信的時延性能；另外，針對復用模式的通信可靠性較差，提出了一種幹擾消除策略，消除該幹擾信號，從而保證通信可靠性。
如圖2所示，上述方法具體包括以下步驟：
步驟1：基站在第n個時隙，獲取用戶的csi和地理位置信息，通過香農公式估算用戶對(i,j)的鏈路速率rij(n)。基站獲取用戶的qsi，得到用戶對(i,j)的隊列長度qij(n)。最大加權函數的權重為隊列長度qij(n)，計算最大加權函數如下：
maxij(n)＝qij(n)·rij(n)
步驟2：選擇maxij(n)值最大的m個用戶。
步驟3：分別計算d2d用戶採用專用模式、復用模式和蜂窩模式所需的時延d_dedij(n)、d_reij(n)和d_cellij(n)，計算方法如下：
式中，0代表基站，k代表d2d用戶復用第k個蜂窩用戶的蜂窩資源。
比較三種模式所需時延，為d2d用戶選擇時延最小的通信模式。
步驟4：基站調度步驟2中選擇的d2d用戶和蜂窩用戶以及步驟3中d2d用戶復用其蜂窩資源的蜂窩用戶。
步驟5：對採用復用模式的d2d用戶的sinr進行判斷，若其sinr小於閾值θth，則跳轉至步驟6，否則，流程結束。
步驟6：在第n+1個時隙，對sinr小於閾值θth的d2d用戶進行幹擾消除，在蜂窩網下行鏈路即基站轉發消息的時候，讓d2d接收端再次接收在上行鏈路對其產生幹擾的幹擾信號，和其在上行鏈路接收到的信號進行對比，消除該幹擾信號，解碼出有用信號。
以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。