[发明专利]分数频率复用蜂窝小区的D2D用户功率控制及资源分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及分数频率复用(Fractional Frequency Reuse，FFR)部署的蜂窝小区环境下对D2D(Device-to-Device)通信系统复用蜂窝上行信道资源进行功率控制以及信道资源分配方法。

背景技术

在分数频率复用蜂窝网络中引入D2D（Device-to-Device）通信系统可以提高频谱利用率，提高系统吞吐量，减少用户能量消耗。在D2D通信系统复用蜂窝用户信道资源情况下，D2D通信系统与蜂窝通信系统之间的相互干扰会导致双方通信信干噪比（SINR）下降，从而使得双方通信质量下降。

现有文献中给出的分数频率复用蜂窝网络中引入D2D通信系统的信道资源分配方法提出：当D2D用户处于分数频率复用蜂窝小区中心区域，则基站为D2D用户分配相邻小区边缘蜂窝用户所使用的信道资源；当D2D用户处于分数频率复用蜂窝小区边缘区域时，则基站为D2D用户分配本小区中心区域蜂窝用户所使用的信道资源。

在对现有方法进行分析后，发现文献所提方法未涉及到D2D用户的功率控制问题，功率控制在协调D2D系统与蜂窝通信系统之间干扰起到很大作用；文献所提方法未对D2D用户可接入区与可复用资源区进行优化，在某些情况下仍可能存在较大干扰，尤其当D2D用户位于小区边缘区域情况下。

发明内容

本发明提供了一种分数频率复用蜂窝小区的D2D用户功率控制及资源分配方法，通过该方法可以对D2D通信系统进行功率控制和信道资源分配。

一种分数频率复用蜂窝小区的D2D用户功率控制及资源分配方法，包括：

（1）D2D通信系统功率控制：

根据通信信道包括基于路径损耗的大尺度衰落和服从指数分布小尺度衰落的假定，计算蜂窝用户的中断概率，根据预设的蜂窝通信SINR门限γ_cth以及中断概率门限ε_cth，得到D2D用户最高发射功率；

（2）生成中心D2D用户可接入区与可复用信道资源区：

（2.1）生成中心D2D用户可接入区与可复用信道资源：

根据本小区或相邻小区边缘蜂窝用户的最低发射功率，以及中心D2D用户的SINR门限、中断概率门限和最高发射功率，计算得到中心D2D用户发射端到本小区基站的距离d_ac的取值范围，记为集合D_ac；

中心D2D用户可接入区为A_cent={d_ac|d_ac∈D_ac，d_ac≤R_th}，R_th为分数频率复用蜂窝小区的中心区域的半径；

中心D2D用户可复用信道资源区为相邻小区边缘区域，记为B_cent，即中心D2D用户可复用信道资源为相邻小区任意未被本小区中心D2D用户复用的边缘蜂窝用户所使用的信道资源；

（2.2）生成边缘D2D用户可接入区与可复用信道资源：

根据本小区中心蜂窝用户发射功率，以及边缘D2D用户的SINR门限、中断概率门限和最高发射功率，计算得到边缘D2D用户发射端距离本小区基站的距离d_ae与可被复用蜂窝用户距离基站的距离d_k的关系式，即得到边缘D2D用户可接入区A_edge与可复用信道资源区B_edge的关系；

用户根据自身需求预设d_ae取值范围，即边缘D2D用户可接入区A_edge，或者预设d_k取值范围，即边缘D2D用户可复用信道资源区B_edge，相应得到边缘D2D用户可复用信道资源区B_edge或者边缘D2D用户可接入区A_edge；

（3）D2D通信信道资源分配：