一种异构网络下基于d2d通信机制的负载均衡方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于网络通信技术领域，具体设及一种异构网络下基于D2D通信机制的负 载均衡方法。
【背景技术】
[0002] 随着移动智能终端的逐步普及多媒体业务及应用的快速发展，未来无限网络需要 处理的数据流量呈现爆炸式增长，下一代无线网络不会是某一种单一技术的升级，而是多 种技术的相辅相成。异构网络可W实现不同接入技术的共存，在现有网络架构基础上提升 网络整体性能。基于宏小区基站(Macro cell Base Station,MBS)提供整体覆盖的基础上、 通过架设一定数量、覆盖范围有限、低成本的微小区基站(Femtocel 1 Base-Stat ion, FBS) 提供小区内的热点覆盖可W减少覆盖盲区，提升边缘用户的体验。但是，微小区基站的引入 并不能解决异构网络下数据分布不均现象。
[0003] 引入终端直连通信技术化evice-t〇-Device，D2D)进行辅助通信，可W实现数据从 高负载区域到低负载区域的转移，提升异构网络性能。现有技术提出了一种蜂窝与D2D共存 条件下，D2D到基站的负载转移最优中继选择算法，其不适应于复杂异构网络场景。还提出 了一种通过D2D，将满载大基站数据分流到周围空闲小基站的负载均衡策略，但是仅仅针对 了空闲微小区附近的新用户接入进行了研究，适用场景单一。基于W上两种负载均衡策略， 提出了一种引入D2D通信后的异构网络下的负载均衡方法。首先通过建立D2D中继链路将满 载宏小区基站下通信状态差的用户转接到空闲微小区基站进行通信，然后宏小区基站将频 谱资源重新分配给无法接入系统的用户。改善蜂窝用户体验的同时，使得更多小区边缘用 户可W接入系统。基于D2D的中继链路复用宏小区频段进行数据传输，会给宏小区用户带来 干扰。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷和不足，提供一种异构网络下基于 D2D通信机制的负载均衡方法，该方法能够改善满载宏小区基站用户体验，降低能耗、减少 对使用相同频段用户的干扰，提升系统性能，有效提高资源利用率。
[000引为实现上述目的，本发明采用W下技术方案:包括W下步骤：
[0006] 1)判断处于通信状态的蜂窝链路用户是否需要进行中继接入；
[0007] 2)根据步骤1)中通信用户地理位置选定距离最近的微小区，并将通信用户信息发 送至该选定微小区，由该选定FBS判断能否提供中继接入，并选定中继用户；
[0008] 3)选定FBS向选定的中继用户发送控制信息，准备建立连接；
[0009] 4)MBS通过信道命令控制通信用户取消原蜂窝链路；
[0010] 5)通信用户与中继用户接收相关信息后建立D2D中继通信，开始数据传输。
[0011] 进一步的，所述步骤1)具体包括：
[0012] 通信用户向MBS提交位置信息和CQI，并判断通信用户的传输速率和发射功率信
[0013] 所述传输速率 息，当传输速率、发射功率的一个或两个信息同时低于口限值时，判断为需要进行中继接 入；
[0014] 所述发生功率
[0015] 式中kTh为大于1的常数，由系统预先设定，玲为通信用户接入到满载基站MBS时 传输所需发射功率，^表示蜂窝用户在该位置正常接入MBS所需的平均发射功率值。
[0016] 进一步的，所述步骤2)具体包括：
[0017] (1)确定同一通信系统下用户正常通信条件：当一个MU和Fr个FBS同时使用频段RB (r)通信时，对应MBS、FBS和D2D接收端用户能在频段RB(r)上进行正常通信满足的约束条件 为：
[0021 ]任意用户发射功率不超过设备最大发射功率Po:Pf含Po(6);
[0022] (2)确定通信用户选择中继链路所需发射功率:选定FBS随机分配空闲频段RB(r)， (re化)设置为发送频段，根据通信用户最低速率要求信息，依次选择选定微小区内空闲用 户Z作为中继，计算出通信用户和空闲用户Z在频段RB(r)下所需发射功率;其中：1< Z <Zf; 1 <r<Uf;
[0026] 当式(7)取等号时，辟表示通信用户通过mbs接入所需最低传输速率，iCt'"'为频 段RB(r)，（reUf)下保证通信用户正常通信所需最低传输速率，Brb为RB(r)对应的频带宽 度；
[0027] 当式(7)(8)(9)同时成立可W得到频段RB(r)下通信用户与不同空闲用户Z建立中 继链路所需最低发射功率：
[0030] (3)确定中继链路最低发射功率:选定FBS使用频段RB(r)，（re化），通信用户W及 所有候选空闲用户Z的位置信息，和对应发射功率信息品d信息，上传至MBS, MBS将其广播给其他FBS;
[0031] 各FBS接收消息后，分别将通信用户与空闲用户Z的巧W品d、与lt：ed带入式（3)、 (4)、（5)，判断当前频段RB(r)的用户能否正常通信;如果低于用户通信所需口限，判定该空 闲用户Z不能作为中继用户，各FBS将不能作为中继的空闲用户信息自行删除；将满足式 (3)、（4)、（5)的空闲用户作为有效候选中继用户三，并将有效候选中继用户1信息发送至 MBS;MBS将有效候选中继用户^信息反馈回选定FBS;选定FBS随机选定一个有效候选中继 用户Z作为选定中继用户。
[0032] 进一步的，所述步骤2)还包括：（4)确定最优中继用户：选定FBS根据MBS返回的有 效候选中继用户；信息，按照能效最优准则选定最优中继用户使通信系统整体能耗最 小，且满足对通信系统带来的干扰小于口限值，即：
[0035] 满足式（12)、（13)的有效候选中继用户作为选定的最优中继用户对应的发射 功率矿,,Ui，为建立中继链路的最终传输功率，记为巧％;=巧貫W，巧3L,=巧L。,。
[0036] 进一步的，所述步骤3)具体包括：选定FBS向选定中继用户下发传输频段信息RB (r)，发送功率，将通信用户的传输频段RB(r)，发送功率皆6;,,。,〇'）信息上传到 MBS。
[0037] 进一步的，还包括:步骤6)MBS将释放的RB重新分配给小区内无法接入FBS的带接 入用户。
[0038] 进一步的，步骤5)所述通信用户与中继用户接收信息包括:通信用户改用中继链 路接入选定FBS的发射功率、中继用户的发射功率，W及中继链路通信频段。
[0039] 与现有技术相比，本发明具有W下有益的技术效果:本方法首先判断处于通信状 态的蜂窝链路用户是否需要进行中继接入，当需要中继接入时选择距离最近的FBS作为选 定FBS，并选定中继用户，建立D2D通信;从而实现将满载宏小区基站下的数据进行转移，并 对资源进行释放；同时改善满载宏小区基站用户体验，提高资源利用率，有效降低系统功 耗，减少对宏小区用户的干扰。
[0040] 进一步的，通过步骤2)首先保证系统下用户的正常通信条件，再进行中继用户的 选择，保证原系统下用户的正常通信。
[0041] 进一步的，通过确定最优中继用户，使系统整体能耗最小，且满足对系统带来的干 扰最小。
[0042] 进一步的，通过设置步骤6)，将满载宏小区基站下的数据进行转移，然后对资源进 行释放，重新分配给待接入用户，进一步的提升系统性能，降低系统功耗。
【附图说明】
[0043] 图1