[发明专利]终端直通技术共享系统下行资源的跨层设计方法

说明书

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IMT-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IMT-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

CU1：蜂窝用户

DUE1：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

：D2D通信对中的发送端与接收端两者的距离

：基站（BS或eNB）到蜂窝用户CU1的距离

：基站到DUE2的距离

：D2D通信的发送端DEU1到达蜂窝用户CU1的距离

：D2D发送端到达CU1无线信道的衰落系数

：BS与DUE2之间的无线信道衰落系数

：DUE1与DUE2通信的无线信道衰落系数

P_BS：基站对CU1的发送功率

P_D：DUE1的发送功率

N₀：加性白高斯噪声功率

α：路径损耗因子

：小区间单个D2D通信对接收端处的信干燥比

：BS对DUE2的干扰

：存在多个D2D终端时，在CU1处产生的累积干扰

N_D:复用同一个下行资源的D2D发送端的数目

O_D,i：第i个D2D发送端的发送功率

：第i个D2D发送端到CU1的距离

：D2D接收端接收D2D通信信号的SINR值

：D2D接收端能够正确接收D2D通信信号的SINR的门限值

：第j中编码调试方式对应的SINR门限值

：CU1正确检测出BS发送来的信号的SINR门限值

：CU1检测出的BS发送来的信号的SINR值

：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

：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