本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的d2d通信模式選擇方法。

背景技術(shù)：

d2d(device-to-device)通信技術(shù)允許用戶之間直接傳輸數(shù)據(jù)而不用經(jīng)過基站轉(zhuǎn)發(fā)，以此來提高用戶傳輸速率，降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。d2d通信模式又可以分為復(fù)用模式、專用模式和蜂窩模式。使用復(fù)用模式的d2d用戶通信共享小區(qū)內(nèi)其他蜂窩用戶的頻譜資源，該模式可以有效提高頻譜資源利用率，但由于使用相同的頻譜資源使得d2d用戶和蜂窩用戶之間會(huì)產(chǎn)生干擾。使用專用模式的d2d用戶使用與蜂窩用戶正交的專用頻譜資源，該模式下d2d用戶與蜂窩用戶之間沒有干擾，但使用專用資源不利于提高資源利用率。使用蜂窩模式的d2d用戶與傳統(tǒng)蜂窩用戶一樣通過基站轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

需要通過為d2d用戶選擇合適的通信模式來降低干擾、提高用戶速率和頻譜資源利用率?，F(xiàn)有的模式選擇算法中，基于距離的模式選擇策略會(huì)對(duì)蜂窩用戶產(chǎn)生干擾，最小化d2d用戶發(fā)射功率的策略則會(huì)導(dǎo)致d2d通信速率較低。

蜂窩小區(qū)間d2d通信傳輸模式切換方法(申請(qǐng)?zhí)枺?01410031878.1)公開的技術(shù)方案為，根據(jù)蜂窩系統(tǒng)傳輸總可達(dá)速率最大化準(zhǔn)則，蜂窩小區(qū)間的d2d用戶在傳統(tǒng)蜂窩通信模式、傳統(tǒng)d2d通信模式和雙向中繼d2d通信模式三種模式中動(dòng)態(tài)切換，包括如下步驟：1)在各傳輸時(shí)段末，基站獲取蜂窩用戶對(duì)d2d用戶終端的干擾，基站對(duì)d2d用戶終端的干擾，d2d用戶間的距離信息以及信道狀態(tài)信息；2)根據(jù)步驟1)所獲信息，基站通過計(jì)算或查表得到干擾閾值及距離閾值，并基于此確定其最優(yōu)傳輸模式；3)在下一傳輸時(shí)段對(duì)各用戶按其最優(yōu)傳輸模式進(jìn)行傳輸，在各傳輸時(shí)段末根據(jù)其信道變化動(dòng)態(tài)切換傳輸模式。該專利將數(shù)據(jù)傳輸過程劃分成數(shù)個(gè)時(shí)段，并在每個(gè)時(shí)段傳輸結(jié)束后進(jìn)行一次模式選擇，這種人為劃分降低了數(shù)據(jù)傳輸效率，并且多次進(jìn)行模式選擇提高了模式選擇的計(jì)算開銷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的d2d通信模式選擇方法，在d2d通信中為d2d用戶選擇合適的通信模式，以降低對(duì)蜂窩用戶的干擾，提高d2d用戶傳輸速率和小區(qū)頻譜資源利用率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：在整個(gè)設(shè)計(jì)方法中，主要分為兩部分：模式選擇、資源分配。模式選擇用于確定在d2d通信中選擇復(fù)用模式或者專用模式、帶中繼蜂窩模式、無中繼蜂窩模式。資源分配負(fù)責(zé)在確定通信模式后為用戶分配資源。主要流程步驟為：

某一時(shí)刻用戶發(fā)起d2d通信請(qǐng)求，首先判斷是否能夠在d2d發(fā)射方功率不超過功率閾值的條件下使得d2d接收方的sinr達(dá)到閾值；

如果滿足條件則使用復(fù)用模式進(jìn)行d2d通信；

否則判斷小區(qū)是否有剩余的專用資源，若有則分配專用資源給d2d用戶，d2d用戶使用專用模式進(jìn)行d2d通信；

若沒有剩余的專用資源，則使用蜂窩模式，此時(shí)執(zhí)行中繼選擇步驟，判斷是否使用中繼提高容量。

上述的d2d通信模式選擇方法中，功率閾值為23dbm。

方法中所述的確定是否滿足條件使用復(fù)用模式進(jìn)行d2d通信具體在于：

步驟1.1)：基站選擇距離d2d通信接收方距離最遠(yuǎn)的蜂窩用戶作為資源復(fù)用對(duì)象，計(jì)算該蜂窩用戶的發(fā)射功率；

步驟1.2)：根據(jù)蜂窩用戶的發(fā)射功率和d2d通信的sinr閾值計(jì)算出d2d發(fā)射方需要達(dá)到的發(fā)射功率；

步驟1.3)：比較d2d發(fā)射功率和功率閾值，當(dāng)發(fā)射功率不高于閾值則復(fù)用模式滿足使用條件，否則不滿足使用條件。

方法中所述的d2d專用模式資源分配具體在于：

步驟2.1)：計(jì)算出需要分配專用資源的所有d2d對(duì)的理論速率；

步驟2.2)：將所有d2d對(duì)按速率從低到高排序得到專用模式請(qǐng)求隊(duì)列；

步驟2.3)：從第一個(gè)d2d對(duì)開始根據(jù)其速率d，總速率c，專用資源總數(shù)k，計(jì)算其權(quán)重w＝d/c，應(yīng)分配的資源數(shù)i＝1,2,3,…,n，n為d2d的數(shù)量；

步驟2.4)：若r＝0則將此d2d對(duì)選擇蜂窩模式通信并從專用模式請(qǐng)求隊(duì)列中移除，回到步驟2.3，若r≠0則根據(jù)2.3所述公式依次為每個(gè)d2d對(duì)分配資源；

中繼選擇步驟：根據(jù)小區(qū)的snr閾值計(jì)算進(jìn)行蜂窩通信所需功率，snr閾值為10db。再計(jì)算使用相同功率使用中繼后的系統(tǒng)容量并與不使用中繼時(shí)的系統(tǒng)容量相比較，若使用中繼后系統(tǒng)容量更大則采用中繼轉(zhuǎn)發(fā)的蜂窩模式通信，否則采用無中繼的蜂窩模式進(jìn)行通信。

方法中所述的中繼選擇具體在于：

步驟3.1)：根據(jù)小區(qū)snr閾值計(jì)算無中繼蜂窩通信所需的發(fā)射功率和系統(tǒng)容量；

步驟3.2)：計(jì)算使用與無中繼通信相同的功率進(jìn)行有中繼通信時(shí)的系統(tǒng)容量；

步驟3.3)：比較無中繼和有中繼通信的容量，選擇容量較高的通信模式。

本發(fā)明具有以下有益效果：通過設(shè)置d2d發(fā)射功率上限來保證蜂窩用戶不受干擾，設(shè)置d2d用戶sinr下限來保證d2d用戶的通信質(zhì)量，通信模式還包含專用模式和蜂窩模式，并通過引入中繼站進(jìn)一步提高用戶傳輸速率。

1)在小區(qū)內(nèi)引入了位置固定的中繼站，具有結(jié)構(gòu)簡單、傳輸穩(wěn)定和吞吐量較大的優(yōu)點(diǎn)，有效改善蜂窩模式下用戶的傳輸速率。

2)使用的模式選擇和資源分配方法可以有效限制小區(qū)內(nèi)的用戶間干擾，提高了頻譜利用率，節(jié)省載波資源提升用戶數(shù)據(jù)傳輸速率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的模式選擇流程。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的資源分配流程。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合實(shí)施例與附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

在整個(gè)設(shè)計(jì)方法中，主要分為兩部分：模式選擇、資源分配。模式選擇用于確定在d2d通信中選擇復(fù)用模式或者專用模式、在蜂窩通信中選擇是否使用中繼。資源分配負(fù)責(zé)在確定通信模式后為用戶分配資源。如圖1所示，主要流程步驟為：

步驟1)：一對(duì)d2d用戶發(fā)起傳輸要求，基站根據(jù)預(yù)設(shè)的蜂窩用戶snr計(jì)算出蜂窩用戶的發(fā)射功率，根據(jù)蜂窩用戶功率計(jì)算出d2d用戶的sinr，計(jì)算d2d用戶的發(fā)射功率p，并與功率閾值對(duì)比；

首先判斷是否能夠在d2d發(fā)射方功率不超過功率閾值的條件下使得d2d接收方的sinr達(dá)到閾值，功率閾值為23dbm，如果滿足條件則使用復(fù)用模式進(jìn)行d2d通信(發(fā)射功率p不超過功率閾值時(shí)使用d2d復(fù)用模式)，否則執(zhí)行步驟2；

方法中所述的確定是否滿足條件使用復(fù)用模式進(jìn)行d2d通信具體在于：

步驟1.1)：基站選擇距離d2d通信接收方距離最遠(yuǎn)的蜂窩用戶作為資源復(fù)用對(duì)象，計(jì)算該蜂窩用戶的發(fā)射功率；

步驟1.2)：根據(jù)蜂窩用戶的發(fā)射功率和d2d通信的sinr閾值計(jì)算出d2d發(fā)射方需要達(dá)到的發(fā)射功率；

步驟1.3)：比較d2d發(fā)射功率和功率閾值，當(dāng)發(fā)射功率不高于閾值則復(fù)用模式滿足使用條件，否則不滿足使用條件。

步驟2)：當(dāng)發(fā)射功率p超過功率閾值時(shí)判斷是否有空閑的專用資源，當(dāng)有空閑的專用資源時(shí)使用d2d專用模式；如，專用資源占總資源的20％，否則執(zhí)行步驟3；

如圖2所示，方法中所述的d2d專用模式資源分配具體在于：

步驟2.1)：計(jì)算出需要分配專用資源的所有d2d對(duì)的理論速率；

步驟2.2)：將所有d2d對(duì)按速率從低到高排序得到專用模式請(qǐng)求隊(duì)列；

步驟2.3)：從第一個(gè)d2d對(duì)開始根據(jù)其速率d，總速率c，專用資源總數(shù)k，計(jì)算其權(quán)重w＝d/c，應(yīng)分配的資源數(shù)

步驟2.4)：若r＝0則將此d2d對(duì)選擇蜂窩模式通信并從專用模式請(qǐng)求隊(duì)列中移除，回到步驟2.3，若r≠0則根據(jù)2.3所述公式依次為每個(gè)d2d對(duì)分配資源；

步驟3)：當(dāng)沒有空閑的專用資源時(shí)，判斷使用中繼和不使用中繼時(shí)蜂窩模式的速率，當(dāng)使用中繼速率更高時(shí)選擇帶中繼的蜂窩模式，否則使用不帶中繼的蜂窩模式；

根據(jù)小區(qū)的snr閾值計(jì)算進(jìn)行蜂窩通信所需功率，snr閾值為10db，再計(jì)算使用相同功率使用中繼后的系統(tǒng)容量并與不使用中繼時(shí)的系統(tǒng)容量相比較，若使用中繼后系統(tǒng)容量更大則采用中繼轉(zhuǎn)發(fā)的蜂窩模式通信，否則采用無中繼的蜂窩模式進(jìn)行通信；

方法中所述的中繼選擇具體在于：

步驟3.1)：根據(jù)小區(qū)snr閾值計(jì)算無中繼蜂窩通信所需的發(fā)射功率和系統(tǒng)容量；

步驟3.2)：計(jì)算使用與無中繼通信相同的功率進(jìn)行有中繼通信時(shí)的系統(tǒng)容量；

步驟3.3)：比較無中繼和有中繼通信的容量，選擇容量較高的通信模式。

以上的實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明未涉及的技術(shù)均可通過現(xiàn)有的技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。