本發(fā)明涉及移動(dòng)通信、無(wú)線定位技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著移動(dòng)通信和多媒體技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)線資源緊缺的的問(wèn)題日益突出，傳統(tǒng)的蜂窩面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。對(duì)于藍(lán)牙而言，d2d不需要繁瑣的匹配，直接就可以實(shí)現(xiàn)，并且傳輸速度較藍(lán)牙更快；對(duì)于wifi而言，d2d的傳輸距離更遠(yuǎn)且同時(shí)保證用戶體驗(yàn)質(zhì)量。所以我們應(yīng)采用d2d通信技術(shù)。目前d2d的用戶發(fā)現(xiàn)主要分為兩種，一種是利用基站發(fā)現(xiàn)潛在的鄰居用戶，另一種是主用戶通過(guò)發(fā)送發(fā)現(xiàn)信號(hào)自主的發(fā)現(xiàn)鄰居用戶。在沒(méi)有基站的情況下，發(fā)現(xiàn)用戶需要d2d一直發(fā)送搜尋信號(hào)，這對(duì)移動(dòng)用戶來(lái)說(shuō)十分耗能和耗時(shí)的，如果僅依靠基站發(fā)現(xiàn)鄰居用戶，往往又不夠準(zhǔn)確。因此基于單基站定位信息的d2d用戶發(fā)現(xiàn)方法應(yīng)運(yùn)而生。

k.doppler等人將d2d功能部署到lte蜂窩系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)d2d通信，但在調(diào)度和傳輸信號(hào)序列方面仍然不能與現(xiàn)有的lte系統(tǒng)完全兼容。還有利用蜂窩系統(tǒng)的廣播來(lái)發(fā)現(xiàn)鄰居用戶的，然而在廣播模式中，需要發(fā)現(xiàn)鄰居用戶而增加的頻率檢測(cè)將消耗很大的能量。所以，目前關(guān)于d2d用戶發(fā)現(xiàn)方法還不夠成熟。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

隨著移動(dòng)用戶和移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)量的急劇增長(zhǎng)，有限的無(wú)線電頻譜資源和無(wú)線多媒體業(yè)務(wù)的需求越來(lái)越大，因此，為了解決這個(gè)問(wèn)題，d2d通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)十分有益。本發(fā)明采用利用單基站定位信息的d2d用戶發(fā)現(xiàn)方法。

首先，使用到達(dá)時(shí)間(toa)測(cè)出到達(dá)信號(hào)所需的時(shí)間，然后采用到達(dá)角(aoa)估計(jì)技術(shù)測(cè)算出直徑信號(hào)的到達(dá)角，即根據(jù)天線陣列中各陣元接收的數(shù)據(jù)估計(jì)協(xié)方差矩陣，對(duì)協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解，獲得特征值和特征向量，找出協(xié)方差矩陣最小特征值的數(shù)目與其相對(duì)應(yīng)的特征向量，尋找與協(xié)方差矩陣的特征向量正交的陣列方向向量，獲知移動(dòng)用戶相對(duì)于基站的方位。接著基于主用戶的相對(duì)位置，根據(jù)兩點(diǎn)之間的距離公式，篩選出可能的鄰居用戶。然后根據(jù)篩選出的可能的鄰居用戶，利用單基站測(cè)出信道狀態(tài)，判斷主用戶與鄰居用戶的信道狀態(tài)，根據(jù)相似性確定鄰居用戶。最終，基站知道鄰居用戶信息，根據(jù)優(yōu)化算法，同意d2d連接，將信息發(fā)送給主用戶。主用戶知道之后，允許執(zhí)行d2d通信。從而實(shí)現(xiàn)了d2d通信。

附圖說(shuō)明

圖1利用單基站定位信息的d2d用戶發(fā)現(xiàn)方法原理圖。

圖2基于到達(dá)角(aoa)估計(jì)直徑到達(dá)信號(hào)到達(dá)角的原理圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所述的基于多參數(shù)估計(jì)的單基站移動(dòng)用戶定位方法，包含以下幾個(gè)步驟：

1.使用到達(dá)時(shí)間(toa)測(cè)出信號(hào)到達(dá)所需的時(shí)間。

2.使用到達(dá)角(aoa)估計(jì)到達(dá)信號(hào)的到達(dá)角，獲得移動(dòng)用戶相對(duì)于基站的方位。根據(jù)天線陣列中各陣元接收的數(shù)據(jù)估計(jì)協(xié)方差矩陣，對(duì)協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解，獲得特征值和特征向量，尋找與協(xié)方差矩陣的特征向量正交的陣列方向向量，從而確定了移動(dòng)用戶相對(duì)于基站的方位。

3.使用toa，根據(jù)公式d＝c×t(c為光速)測(cè)算出單基站與移動(dòng)用戶之間的距離，再根據(jù)到達(dá)角測(cè)出的方位，確定主用戶的具體位置，然后鄰居用戶以主用戶為基準(zhǔn)，從而獲得相對(duì)于主用戶的大概位置，利用兩點(diǎn)之間的距離公式：

公式中的(x1，y1)為主用戶的位置，(xi，yi)為鄰居用戶位置。

4.基站測(cè)出各鄰居用戶的信道狀態(tài)，通過(guò)公式：

csi＝|r1-r2|(2)

r1為主用戶的信道狀態(tài)，r2為鄰居用戶的信道狀態(tài)。確定閾值，當(dāng)csi<＝1的時(shí)候，即可認(rèn)為信道狀態(tài)相似，從篩選出的鄰居用戶中確定真正的鄰居用戶。

5.基站知道鄰居用戶之后，通過(guò)優(yōu)化算法，同意d2d連接，將信息發(fā)送給主用戶，主用戶確認(rèn)信息之后，然后實(shí)現(xiàn)d2d通信。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明采用利用單基站定位信息的D2D用戶發(fā)現(xiàn)方法。該方法首先使用到達(dá)角（AOA）估計(jì)技術(shù)測(cè)算出信號(hào)的到達(dá)角，然后使用到達(dá)時(shí)間（TOA）測(cè)出信號(hào)的到達(dá)時(shí)間，從而能夠獲知移動(dòng)用戶相對(duì)于基站的方位，然后通過(guò)兩點(diǎn)之間的距離公式能夠大體得到可能的鄰居用戶。接著，通過(guò)基站測(cè)出信道狀態(tài)，根據(jù)信道狀態(tài)的相似性判斷來(lái)確定主用戶的鄰居。最后，基站知道鄰居信息，通過(guò)優(yōu)化算法同意D2D連接發(fā)送給主用戶，主用戶確定鄰居之后給鄰居發(fā)送信息。本發(fā)明只需一個(gè)單基站，通過(guò)結(jié)合TOA,AOA和CSI的信道狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)D2D通信。

技術(shù)研發(fā)人員：桂林卿;叢海波;鮑菲菲;施云;楊夢(mèng)霞;陳洪洋;束鋒;陸錦輝;孫陽(yáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.31
技術(shù)公布日：2017.08.22