于，步骤S3中中继节点利用步骤S2收集的能量将下行信号中的 信息转发至蜂窝用户在单个传输周期中的信号干扰比SIR2S:
[0025]
[0026] 公式中，PK为中继节点在单个传输周期T中将信息转发至蜂窝用户的转发功率， hK#PdKa分别为中继节点到蜂窝节点间链路的信号功率所对应的小尺度衰落与路径损 耗，a为路径损耗因子，IDC为同信道上的D2D通信对目的蜂窝用户的干扰，IK为其它小区 在相同信道上为蜂窝用户转发基站信息的中继节点的发射信号对目的蜂窝用户的干扰。
[0027] 优选地，其特征在于，蜂窝网络中进行能量收集的D2D协作通信方法的通信中断 概率P。为：
[0028] P〇= 1-P(SIR，9 )P(SIR2> 9 )
[0029] 公式中，SIR#SIR2分别为步骤S2中对分出的另一部分下行信号和已知信号进 行信息解码中对分出的另一部分下行信号进行信息解码过程在单个传输周期T中的信号 干扰比和步骤S3中中继节点利用步骤S2收集的能量将下行信号中的信息转发至蜂窝用户 过程在单个传输周期T中的信号干扰比，0是信号干扰比门限值，P(SIR，0 )为步骤S2中 对分出的另一部分下行信号和已知信号进行信息解码中对分出的另一部分下行信号进行 信息解码过程在单个传输周期T中的通信成功概率，P(SIR2> 0 )为步骤S3中中继节点利用 步骤S2收集的能量将下行信号中的信息转发至蜂窝用户过程在单个传输周期T中的通信 成功概率。
[0030] 优选地，OFDM蜂窝网络中进行能量收集的D2D协作通信方法中蜂窝用户获得的信 道容量C为：
[0031]
[0032] 公式中，1\为单个传输周期T中步骤S2所占的时间长度，B为通信带宽，SIR:和 SIR2分别为步骤S2中对分出的另一部分下行信号和已知信号进行信息解码中对分出的另 一部分下行信号进行信息解码过程在单个传输周期T中的信号干扰比和步骤S3中中继节 点利用步骤S2收集的能量将下行信号中的信息转发至蜂窝用户过程在单个传输周期T中 的信号干扰比。
[0033] 本发明的有益效果如下：
[0034] (1)本发明所述技术方案中，在蜂窝小区中同时存在普通蜂窝通信和D2D通信，空 闲D2D用户作为中继节点为蜂窝用户转发来自基站的下行信号中的信息，提升蜂窝链路的 通信质量；同时，中继节点可将一部分射频信号转化成自身能量，作为协作通信的补偿与激 励。
[0035] (2)本发明所述技术方案考虑到中继节点位置的随机性，中继节点同时从基站和 蜂窝用户两处收集信号中的能量，提高能量收集的效率，使中继节点能够在单位传输周期 中收集到更多能量，且保证中继节点位置变化时仍能有较为稳定的能量收益。
[0036] (3)本发明所述技术方案中虽然蜂窝用户和基站在同一信道上向中继节点发送信 号，但蜂窝用户发送的信号中信息序列对于中继节点已知，因而不会对所需信息的传输造 成影响。
【附图说明】
[0037] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0038] 图1示出OFDM蜂窝网络中D2D通信示意图。
[0039] 图2示出OFDM蜂窝网络中进行能量收集的D2D协作通信方法所适用场景的单小 区示意图。
[0040] 图3示出单个传输周期分为第一跳和第二跳两部分的示意图。
[0041] 图4示出OFDM蜂窝网络中进行能量收集的D2D协作通信方法流程图。
【具体实施方式】
[0042] 为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说 明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具 体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
[0043] 针对有D2D通信协助的蜂窝下行信息传输系统，本实施例提出的OFDM蜂窝网络中 进行能量收集的D2D协作通信方法中的能量收集方法，思路为充当中继节点的空闲D2D用 户需为蜂窝用户转发来自基站的下行信号，同时可将来自基站的一部分射频信号和来自蜂 窝用户的一部分射频信号转化为自身能量作为中继的收益，且来自蜂窝用户的信息序列对 于中继节点是已知的，不会影响有用信号的传输。
[0044] 本实施例应用场景的初始设定条件为：
[0045] (1)在本实施例所设定的多小区场景中，任意蜂窝小区中都同时存在普通蜂窝通 信链路与D2D通信链路，以及多个空闲D2D用户（指在所使用的中继选择策略下，总存在可 被选择的空闲D2D用户）。
[0046] (2)本实施例基于正交频分复用--OFDM通信系统，同一小区中的不同蜂窝链路 使用相互正交的信道；D2D通信使用与蜂窝系统正交的频谱资源，且一个信道可同时被多 个D2D对复用。如图2所示，同一小区中的各蜂窝用户CUE，如CUE1和CUE2,其与基站BS 之间的链路使用正交信道，基站BS发送的下行信号不会对彼此带来干扰。小区中的D2D通 信链路，D2D对例如DUE2和DUE3之间的链路L5,使用与蜂窝信道L1正交的频谱资源，即划 分给D2D通信的专用资源。
[0047] (3)在蜂窝小区中，存在某些蜂窝用户CUE，如CUE1，其与基站BS间的链路因为地 形等原因不能正常建立，或损耗过大导致中断率过高，此时需选择位于中继区域的空闲D2D 用户，如图2中的DUE1，将来自基站BS的信号转发给目的节点CUE1。基站BS向中继节点DUE1发送下行信号的链路L1使用基站BS原本欲分配给目的节点CUE1的信道，目的节点 CUE1向中继节点DUE1发送已知信号的链路L2也使用基站BS原本欲分配给CUE1的信道， 而中继节点DUE1向目的节点CUE1转发下行信号的链路L3复用D2D用户DUE2和D2D用户 DUE3之间的链路L5的信道，即划分用于D2D通信的专用信道。中继节点DUE1采用半双工 模式通信，且米用译码转发OecodeandForward，DF)的协作方式。
[0048] (4)本实施例设定基站BS和蜂窝用户CUE1总能够通过彼此的信令交互，依据一定 的选择准则，选出合适的空闲D2D用户作为D2D协作通信的中继节点DUE，所选定的中继节 点DUE应位于基站BS和蜂窝用户CUE1之间，而非远离二者的方向。
[0049] (5)由于所适用的场景为干扰受限网络，当某一条链路对应的信号干扰比（Signal toInterferenceRatio,SIR)小于所设定门限时，即认为该条链路对应的接收端无法成功 接收数据，发生中断。
[0050] 如图3所示，本实施例提供的蜂窝网络中基于D2D协作通信的能量收集方法的一 个传输周期内的通信过程如下：
[0051] 由于中继节点DUE采用半双工方式通信，可将一个传输周期T分为第一跳与第二 跳两部分。在第一跳中，基站BS将待发送给蜂窝用户CUE的下行信号发送至中继节点DUE， 同时蜂窝用户CUE将已知信号发送至中继节点DUE，而中继节点DUE采用功率分割的方式对 来自基站BS和蜂窝用户CUE的信号进行能量收集和信息解码；在第二跳中，中继节点DUE 将所接收到的来自基站BS的信息转发给蜂窝用户CUE。
[0052] 如图4所示，本实施例提供的蜂窝网络中基于D2D协