专利名称：终端直通技术共享系统下行资源的跨层设计方法
技术领域：
本发明是针对终端直通(D2D)技术共享蜂窝系统下行资源场景，提出的联合物理层、链路层以及网络层对频率、时间、空间和功率资源进行联合调度和优化分配的方法。
背景技术：
为了克服頂T-Advanced系统中随着无线多媒体业务发展带来的以基站为中心的小区业务提供模式在适应本地业务发展方面的局限 性，现引入终端直通(D2D)技术以改善网络结构、增强覆盖、提高系统容量。蜂窝移动通信系统中引入D2D技术，将形成蜂窝通信和D2D通信共存情况，D2D终端除了作为一种通信模式外，为了扩展覆盖范围，提升系统容量，D2D终端也作为移动中继节点使用。虽然引入D2D终端可以为传统蜂窝系统带来额外增益，但是也使得干扰更加复杂。现有的干扰协调技术不再适用。如何设计有效的干扰协调和资源分配方案及算法，保证传统蜂窝系统引入D2D终端后的系统可靠性和性能，提升系统容量并改善网络覆盖，便成为D2D领域研究的热点。基于以上背景，本发明提出D2D终端在MT-Advanced系统中与蜂窝用户共享下行资源的跨层资源分配和调度方法及算法，在有效进行干扰协调和抑制的前提下，提高系统下行资源的利用率和系统的覆盖范围。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种终端直通技术共享系统下行资源的跨层设计方法，该方法是一种D2D终端在IMT-Advanced系统中与蜂窝用户复用蜂窝系统下行资源的跨层资源分配和调度的方法及算法，考虑的系统模型包括小区内和小区间两种应用场景。在无线蜂窝网络系统中以自组织形式存在的短距离终端直通技术(D2D)用户对与蜂窝网络用户以underlay方式共存并共同使用相同的下行无线资源(包括频道、时隙、功率、空间)，针对干扰协调和抑制问题对这些资源的分配和调度展开讨论。在本发明中，分别考虑了小区内和小区间用户场景，找到不同应用场景下的共性特征，并兼顾不同应用场景的个性因素。针对D2D与蜂窝共存系统的特点，克服已有资源分配方案中的不足，提供根据资源的跨层优化分配和调度方法。技术方案本发明考虑的系统模型包括两种场景，即，场景A :小区内D2D通信与蜂窝用户复用下行资源场景和场景B :小区间D2D通信与蜂窝用户复用下行资源场景。相关建模和设计方案讨论以最大化接近工程应用需求为标准，体现成果的实用价值和普适性。首先，这里定义的术语定义如下 BS :基站D2D :端到端
⑶1:蜂窝用户DUEl :单个D2D通信对的发送端DUE2 :单个D2D通信对的接收端SINR :信干燥比LA:链路自适应CM:编码调制方式M :在D2D链路层备选的CM方案数目dDiWs :D2D通信对中的发送端与接收端两者的距离
^bsicu1 :基站(BS或eNB)到蜂窝用户CUl的距尚c^BSiDjl :基站到 DUE2 的距尚dDrlcl. :D2D通信的发送端DEUl到达蜂窝用户CUl的距离hDACU' :D2D发送端到达⑶I无线信道的衰落系数hBSWR :BS与DUE2之间的无线信道衰落系数hDl2Dx =DUEl与DUE2通信的无线信道衰落系数Pbs :基站对CUl的发送功率Pd =DUEl的发送功率N。加性白高斯噪声功率α :路径损耗因子Ibr :小区间单个D2D通信对接收端处的信干燥比IBSWr BS对DUE2的干扰^dt2CU1 :存在多个D2D终端时，在⑶I处产生的累积干扰Nd:复用同一个下行资源的D2D发送端的数目Oiu :第i个D2D发送端的发送功率dDrjlcV1:第I个D2D发送端到CUl的距离D2D接收端接收D2D通信信号的SINR值YDrZDsrh D2D接收端能够正确接收D2D通信信号的SINR的门限值YDT2DR,K1:第j中编码调试方式对应的SINR门限值JBsicrxt,, CU1正确检测出BS发送来的信号的SINR门限值
Jbszcu1 CU1检测出的BS发送来的信号的SINR值^bswrj :多个D2D通信对场景下BS与第i个D2D接收端之间无线通信信道的衰落因子hLW_Dxj :多个D2D通信对场景下第i个D2D对之间无线通信信道的衰落因子hDTjlcU1:多个D2D通信对场景下第i个D2D发送端与CUl之间无线通信信道的衰落因子
dDTiWEj :多个D2D通信对场景下第i个D2D对之间无线通信距离SBSWRj 多个D2D通信对场景下BS到达第i个D2D接收端的距离'fdtAd一'.h :多个D2D通信对场景下第i个D2D发送端采用第j个CM方式时对应的SINR门限值1:构成累积干扰的D2D用户端中删除使累积干扰变小的那个D2D用户通信对4,:在删除一个或者若干个i '后剩下的D2D通信对的个数h獅Rt :本小区基站到达邻小区D2D接收端的无线通信信道衰落系数hDrA2DiLt :邻小区D2D通信对之间无线通信信道衰落系数hBSICU' BS 到本小区蜂窝用户CUl的无线通信信道衰落系数hD^CVx :邻小区D2D发送端到达⑶I的无线通信信道衰落系数hsicu' =BS到达⑶I的无线信道的衰落系数dBS1DsA :本小区基站到达邻小区D2D接收端的距离dDMi 邻小区D2D通信对之间的距离dBS2CV1:本小区BS到达蜂窝用户⑶I的距离dDalcUx :邻小区D2D发送端到达本小区⑶I的距离Pda :邻小区D2D发送端的发送功率yo^D^.j :邻小区D2D接收端采用第j个CM方式时能够正确接收D2D通信信号的SINR的门限值argmin:寻找使目标函数取得最小的那个值场景A :当D2D通信复用小区内蜂窝系统的下行资源时，D2D发送端会对蜂窝用户(CUl)的接收造成干扰，同时基站的下行广播会对D2D的接收造成干扰。假设D2D通信对中的发送端为DUEl，接收端为DUE2，两者的距离为DUEl发送信号至DUE2。基站(BS或eNB)到蜂窝用户⑶I的距离为^^2%，BS发送信号至CUl。DUEl到⑶I的距离为Aprr1，BS到达DUE2的距离为，D2D发送端到⑶I的无线信道衰落系数为毛，BS与DUE2之间的无线信道衰落系数为々册2馬，Pbs为基站向⑶I发送信号的发送功率，DUEl与DUE2通信的无线信道衰落系数为/ > Pd为DUEl的发送功率，N0为加性白高斯噪声功率，α为路径损耗因子。此时，在DUE2处的信干燥比(SINR)为
权利要求
1.一种终端直通技术共享系统下行资源的跨层设计方法，其特征在于通过链路自适应的手段对资源进行跨层的资源分配，对小区内或小区间D2D通信对与蜂窝用户共存的场景进行跨层设计， 小区内单个D2D通信对与蜂窝用户共存的场景，其跨层设计方法为 步骤一在基站BS端首先通过公共控制信道获得关于任一蜂窝用户⑶I和端到端直通用户D2D发送及接收端的位置信息， 步骤二 在D2D通信的接收端获得基站的广播信息， 步骤三D2D接收端通过公共控制信道获得D2D相对于BS的位置信息，并根据广播信息中获得同频用户CUl的位置和信道信息，估算得到D2D接收端到BS的无线传输信道的衰落因子的估计值，在此假设得到的值是理想的，无误差的， 步骤四D2D接收端得到以上信息后，计算公式
2.—种终端直通技术共享系统下行资源的跨层设计方法，其特征在于对小区内多个D2D通信对与蜂窝用户共存的场景，其跨层设计方法为 步骤一在BS端首先通过公共控制信道获得关于蜂窝用户⑶I和多个D2D发送及接收端的位置信息， 步骤二 在CUl接收端通过信号估计算法得到由多个D2D发送端引起的累积干扰，在此假设对无线传输信道的衰落因子的估计是理想的，无误差的， 步骤三在每个D2D发送端的链路层有M种备选的CM方案，单个D2D发送端将这M种CM方案对应的SINR值通过公共控制信道传给BS，由BS传给⑶UUl根据M个D2D的SINR分别计算累积干扰，计算公式(3)
3.—种终端直通技术共享系统下行资源的跨层设计方法，其特征在于对小区间单个D2D通信对与蜂窝用户共存的场景，其跨层设计方法为 步骤一在BS端首先通过公共控制信道获得关于本小区蜂窝用户⑶I和邻小区D2D发送和接收端的位置信息， 步骤二 在邻小区D2D接收端通过信号估计算法得到关于本小区BS以及⑶I的位置信息并估计相应的无线传输信道的衰落因子值，在此假设得到的值是理想的，无误差的， 步骤三在邻小区D2D发送端的链路层有M种备选的CM方案，D2D发送端将这M种CM方案对应的SINR值通过公共控制信道传给BS。并根据公式(6)分别计算相应的值，
全文摘要
终端直通技术共享系统下行资源的跨层设计方法是一种D2D终端在IMT-Advanced系统中与蜂窝用户复用蜂窝系统下行资源的跨层资源分配和调度的方法及算法，考虑的系统模型包括小区内和小区间两种应用场景。在无线蜂窝网络系统中以自组织形式存在的短距离终端直通技术(D2D)用户对与蜂窝网络用户以underlay方式共存并共同使用相同的下行无线资源(包括频道、时隙、功率、空间)，针对干扰协调和抑制问题对这些资源的分配和调度展开讨论。在本发明中，分别考虑了小区内和小区间用户场景，找到不同应用场景下的共性特征，并兼顾不同应用场景的个性因素。针对D2D与蜂窝共存系统的特点，克服已有资源分配方案中的不足，提供根据资源的跨层优化分配和调度方法。
文档编号H04W72/12GK103024914SQ20121058351
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者孙君, 朱洪波, 邵世祥 申请人:南京邮电大学