一种提高d2d系统能效的资源复用的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高D2D系统能效的资源复用的方法，S1、对D2D用户对的发射端和接收端进行位置估计，获取位置信息；S2、根据位置信息判断发送端到接收端的距离是否大于阈值，如果大于则选择当前时隙空闲的蜂窝用户作为中继节点并进入S3，否则直接进入S3；S3、对基站为其分配资源的蜂窝用户与每组D2D用户对分别进行组合，建立能效矩阵和速率矩阵；S4、基于预设准则进行资源复用决策，求解得到信道复用矩阵；S5、确定每组D2D用户对复用的蜂窝用户以及对应的最佳发射速率。只需要根据小区内用户的位置信息，就能实现在减小开销的同时进行资源复用，提升通信系统总能效。
【专利说明】一种提高D2D系统能效的资源复用的方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信【技术领域】，尤其涉及一种提高D2D系统能效的资源复用的方法和系统。
【背景技术】
[0002]随着无线多媒体业务的发展，当前日益增长的本地数据共享业务需求给MT-Advanced系统的容量和覆盖以及服务灵活性提出了更高的要求，传统的以基站为中心的通信方式在适应本地业务的传输方面有明显的局限性。D2D (Device-to-Device,即终端直通技术)是指邻近的终端可以在近距离范围内通过直连链路进行数据传输的方式，而不需要通过中心节点(即基站)进行转发。D2D通信技术本身的短距离通信特点使其具有高速率、低时延、高频谱利用率等优势。
[0003]与传统的短距离通信技术(如蓝牙、Wif1-direct等)不同，D2D通信技术需要与蜂窝系统共享使用授权频带资源，形成统一的混合蜂窝与D2D网络。目前，D2D用户与蜂窝用户共享无线资源的方式有以下两种:正交方式的共享和复用方式的共享。在正交方式下，D2D用户和蜂窝用户之间没有相互干扰，但缺点是频谱利用较低。在复用方式下，D2D传输能更加高效的利用无线频谱资源，但同时也引入了两个系统间的相互干扰，具体表现在:对于D2D复用蜂窝系统的上行资源而言，蜂窝用户发送信号对本小区D2D用户接收造成干扰(即C2D干扰)，D2D发送信号对本小区蜂窝基站接收造成干扰(即C2D干扰)；对于D2D复用蜂窝系统下行资源而言，D2D发送信号对本小区蜂窝用户接收造成干扰，基站发送信号对本小区D2D用户接收造成干扰。
[0004]因此,在采用复用方式时,如何在蜂窝用户和D2D用户间进行有效的干扰避免,成为D2D通信系统需要解决的基本问题。现有D2D通信系统资源分配方案大多是将最大化系统的吞吐量(即频谱效率)作为优化目标，而很少考虑D2D通信系统的能效。如今，随着用户数量的激增和网络规模的扩大，无线网络的能耗急剧增加，其巨大能耗造成的温室气体的排放和环境污染，引起了运营商和全社会的广泛关注，因此，优化无线网络的能耗，提高其能量效率成为无线通信发展的必然趋势，但是现有技术随机选择蜂窝用户进行资源复用无法提闻系统的总能效。
【发明内容】
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]针对上述缺陷，本发明要解决的技术问题是如何在D2D通信系统中进行资源复用时提升总能效。
[0007](二)技术方案
[0008]为解决上述问题，本发明提供了一种提高D2D系统能效的资源复用的方法，包括以下步骤:
[0009]S1、对D2D用户对的发射端和接收端进行位置估计，获取位置信息，其中所述位置信息包括所述发送端到所述接收端的距离、基站为其分配资源的蜂窝用户到所述接收端的距离和每个蜂窝用户到所述基站的距离；
[0010]S2、根据所述位置信息判断所述发送端到所述接收端的距离是否大于阈值，如果大于则选择当前时隙空闲的蜂窝用户作为中继节点并进入步骤S3，否则直接进入步骤S3 ；
[0011]S3、对基站为其分配资源的蜂窝用户与每组D2D用户对分别进行组合，建立能效矩阵和速率矩阵；
[0012]S4、基于预设准则进行资源复用决策，求解得到信道复用矩阵；
[0013]S5、根据所述信道复用矩阵确定每组D2D用户对复用的蜂窝用户以及对应的最佳发射速率。
[0014]进一步地，所述S3中的所述能效矩阵和所述速率矩阵中的每一个元素为选择基站为其分配资源的蜂窝用户与所述D2D用户对组合时计算得到的最大能效和最佳通信速率。
[0015]进一步地，当所述D2D用户对为中继模式时，确定蜂窝用户与所述D2D用户对组合的最大能效优化条件为
【权利要求】
1.一种提高D2D系统能效的资源复用的方法，其特征在于，所述方法包括: 51、对D2D用户对的发射端和接收端进行位置估计，获取位置信息，其中所述位置信息包括所述发送端到所述接收端的距离、基站为其分配资源的蜂窝用户到所述接收端的距离和每个蜂窝用户到所述基站的距离； 52、根据所述位置信息判断所述发送端到所述接收端的距离是否大于阈值，如果大于则选择当前时隙空闲的蜂窝用户作为中继节点并进入步骤S3，否则直接进入步骤S3 ； 53、对所述基站为其分配资源的蜂窝用户与每组D2D用户对分别进行组合，建立能效矩阵和速率矩阵； 54、基于预设准则进行资源复用决策，求解得到信道复用矩阵； 55、根据所述信道复用矩阵确定每组D2D用户对复用的蜂窝用户以及对应的最佳发射速率。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3中的所述能效矩阵和所述速率矩阵中的每一个元素为选 择基站为其分配资源的蜂窝用户与所述D2D用户对组合时计算得到的最大能效和最佳通信速率。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述D2D用户对为中继模式时，确定蜂窝用户与所述D2D用户对组合的最大能效优化条件为
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述D2D用户对为直传模式时，确定蜂窝用户与所述D2D用户对组合的最大能效计算公式为
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3建立能效矩阵和速率矩阵之后，所述S4进行资源复用决策之前还包括对所述能效矩阵进行修正，具体包括: 将所述速率矩阵中的每个元素与预先设定的最小速率进行比较，如果小于所述最小速率则令所述能效矩阵对应位置的元素为0，否则所述能效矩阵中对应位置的元素不变。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S4对所述能效矩阵进行修正之后还包括: 利用算法求解指派问题得到所述信道复用矩阵，所述信道复用矩阵为
χ=[χμ]μχν，其中Xij满足能效最大化条件
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述S5具体包括: 在所述信道复用矩阵中查找为I的元素，确定每一组D2D用户对复用的蜂窝用户，并从所述速率矩阵中查找相应位置的元素为最佳通信速率，计算得到最佳发射功率，计算公式为
8.一种提高D2D系统能效的资源复用的系统，其特征在于，包括:位置估计单元、判断单元、矩阵建立单元、复用决策单元和复用确定单元； 所述位置估计单元用于对D2D用户对的发射端和接收端进行位置估计，获取位置信息，其中所述位置信息包括所述发送端到所述接收端的距离、基站为其分配资源的蜂窝用户到所述接收端的距离和每个蜂窝用户到基站的距离； 所述判断单元用于根据所述位置信息判断所述发送端到所述接收端的距离是否大于阈值，如果大于则选择当前时隙空闲的蜂窝用户作为中继节点并进入所述矩阵建立单元，否则直接进入所述矩阵建立单元； 所述矩阵建立单元用于对所述基站为其分配资源的蜂窝用户与每组D2D用户对分别进行组合，建立能效矩阵和速率矩阵； 所述复用决策单元基于预设准则进行资源复用决策，求解得到信道复用矩阵；所述复用确定单元根据所述信道复用矩阵确定每组D2D用户对复用的蜂窝用户以及对应的最佳发射速率。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述矩阵建立单元中所述能效矩阵和所述速率矩阵中的每一个元素为选择为其分配资源的蜂窝用户与所述D2D用户对组合时计算得到的最大能效和最佳通信速率，所述矩阵建立单元为第一矩阵单元，用于当所述D2D用户对为中继模式时确定蜂窝用户与所述D2D用户对组合的最大能效和最佳通信速率；或 所述矩阵建立单元为第二矩阵单元，用于当所述D2D用户对为直传模式时确定蜂窝用户与所述D2D用户对组合的最大能效和最佳通信速率。
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述矩阵建立单元和所述复用决策单元之间还包括修正单元，用于将所述速率矩阵中的每个元素与预先设定的最小速率进行比较，如果小于所述最小速率则令所述能效矩阵对应位置的元素为0，否则所述能效矩阵中对应位置的元素 不变。
【文档编号】H04W8/14GK103533529SQ201310482123
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月15日 优先权日:2013年10月15日
【发明者】王莹, 尹充, 林文轩, 王寻 申请人:北京邮电大学