下一代蜂窝系统中基于终端直通通信的中继选择方法
【专利摘要】在下一代蜂窝网络中与D2D共存网络中使用中继技术能够降低系统功耗、提高系统容量、提高D2D通信的可靠性以及减小基站通信负担，而中继选择方法对系统的整体性能会造成较大影响。在D2D直通链路信道状况随着用户位置、传输特性发生变化时，为了保障通信不发生间断，引入中继链路进行转接。根据链路可靠性限制条件、共存干扰限制条件以及发射功率限制条件等限制触发中继模式，根据距离限制初步判断，然后按照选择域分级次序逐级选择，最优化系统容量性能或者功耗性能，完成中继选择过程。
【专利说明】下一代蜂窝系统中基于终端直通通信的中继选择方法
【技术领域】
[0001]本发明利用了下一代蜂窝系统中使用终端直通通信技术时对频谱利用时的空间分隔性，通过考虑不同距离下直通用户复用蜂窝用户频谱资源对蜂窝系统造成的聚合干扰，利用下一代蜂窝系统中用户地理位置可知性，通过各用户的半分布式协作方式简化系统内整体信令交互，适用于共存系统。
【背景技术】
[0002]D2D (Device-to-Device)通信，即终端直通通信，是一种在系统控制下允许邻近的终端在近距离范围内使用蜂窝频谱资源通过直连链路进行数据传输的新型技术。在蜂窝系统中使用D2D通信技术时，蜂窝通信网络与D2D通信网络构成了混合网络，系统中不仅存在传统的蜂窝基站、蜂窝用户，也存在进行的直连和转接的D2D用户，这种网络的融合已经引起了广泛的关注和研究，如Mesh网中的兼容和通信流程等研究。
[0003]在蜂窝通信与D2D直通通信共存的网络中，随着用户位置、传输特性的变化，需要通信的D2D对之间的信道增益也随时在发生变化。如果在已经建立连接的D2D对完成通信之前，信道衰落无法满足系统通信速率的需求，那么为了保障通信不发生间断，需要进行一定的处理。一种解决的思路是通过D2D通信的模式切换，将用户由D2D直接通信模式切换到蜂窝模式，再为上下行链路各自进行资源分配，但是这种方法会给基站带来一定额外负担，在负荷较重时会造成通信的中断，而额外的信令交互会给通信双方造成一定的时延，影响系统性能。
【发明内容】
[0004]技术问题:本发明的目的是提供一种下一代蜂窝系统中基于终端直通通信的中继选择方法，使得系统能尽量保证D2D用户服务不发生中断的同时减少对蜂窝系统用户通信的影响降低给基站造成的负担。
[0005]技术方案:本发明是一种下一代蜂窝系统中基于终端直通通信的中继选择方法，终端直通链路信道状况随着用户位置、传输特性发生变化时，为了保障通信不发生间断，引入中继链路进行转接，根据链路可靠性限制条件、共存干扰限制条件以及发射功率限制条件的限制，不满足链路传输需求的源通信节点向基站eNodeB发送中继通信模式请求并进行通信模式切换相关的信令交互，从而触发中继通信模式，源通信节点根据链路性能计算出相应的距离限制，通过终端计算出相应的服务质量QoS保障的区域，简称为通信域；先筛选出通信域中的节点作为候选中继节点，从而降低候选中继节点数目；然后在通信域中，根据链路质量计算出选择域分级次序，在广播中继选择参考信号时，备选中继节点按照A1到4再到A3的分级次序进行回复，源节点优先选择高优先级的节点，从而实现逐级选择；然后由源节点进行本地判断，向最优中继节点发送中继请求，中继节点向目的节点发送中继通信参考信令，源节点成功收到确认信息后与基站eNodeB进行信令交互,建立完整的通信流程，完成中继选择过程。[0006]源通信节点根据链路性能计算出相应的距离限制的方法为:对于跳数为I的路径，距尚 dSD 限制为:d2 (?') < dsr； < d2 (6*)，
[0007]其中，两跳中继链路距离下限
【权利要求】
1.一种下一代蜂窝系统中基于终端直通通信的中继选择方法，其特征在于，终端直通链路信道状况随着用户位置、传输特性发生变化时，为了保障通信不发生间断，引入中继链路进行转接，根据链路可靠性限制条件、共存干扰限制条件以及发射功率限制条件的限制，不满足链路传输需求的源通信节点向基站eNodeB发送中继通信模式请求并进行通信模式切换相关的信令交互，从而触发中继通信模式，源通信节点根据链路性能计算出相应的距离限制，通过终端计算出相应的服务质量QoS保障的区域，简称为通信域；先筛选出通信域中的节点作为候选中继节点，从而降低候选中继节点数目；然后在通信域中，根据链路质量计算出选择域分级次序，在广播中继选择参考信号时，备选中继节点按照A1到A2再到A3的分级次序进行回复，源节点优先选择高优先级的节点，从而实现逐级选择；然后由源节点进行本地判断，向最优中继节点发送中继请求，中继节点向目的节点发送中继通信参考信令，源节点成功收到确认信息后与基站eNodeB进行信令交互,建立完整的通信流程，完成中继选择过程。
2.如权利要求1所述的下一代蜂窝系统中基于终端直通通信的中继选择方法，其特征在于，源通信节点根据链路性能计算出相应的距离限制的方法为:对于跳数为I的路径，距尚 dSD 限制为:?/j (s) < dsn < d'2 {ε)， 其中，两跳中继链路距离下限
3.如权利要求1所述的下一代蜂窝系统中基于终端直通通信的中继选择方法，其特征在于，终端计算出相应的服务质量QoS保障的区域的方法为:对于跳数为I的路径，则通信质量保障域A公式表达式为:.!/? e A I d!in < ddSH <, 其中dro和dSK分别表示中继到宿节点和预案节点到中继节点间的距离，R表示中继节点，A表示通信质量保障域。
4.如权利要求1所述的下一代蜂窝系统中基于终端直通通信的中继选择方法，其特征在于，根据链路质量计算出选择分级次序的方法为:对于跳数为I的路径，服务质量QoS需求参数为—ε，一跳中继距离上限比较其与源节点S、中继节点R和目的节点S之间的距离，得出三个区域，{i? e 為 I dm < df is),dSR < df{s)}， {i? e 為 | dm < 6?广(左)或?/紐 < dlf {ε、},[R F 431 dm < dfCsmdSR < <(i)}中继选择优先级为=A1 > A2 > A3 ； 其中，A1, A2, A3分别表示三个等级的通信质量保障域。
【文档编号】H04W40/22GK103607750SQ201310608695
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】邵世祥, 顾闻, 孙君 申请人:南京邮电大学