[发明专利]一种基于终端直通通信的多中继通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机通信技术领域，特别涉及一种基于终端直通通信的多中继通信方法。

背景技术

Device-to-Device（D2D）通信技术是两个用户在通信的过程中建立直接链路而不需要经过基站转发的一种通信方式，D2D通信可以减轻基站因转发数据带来的负担，并且可以使D2D通信用户复用小区内传统蜂窝用户资源来提高资源利用率，从而达到整个小区吞吐量的提升。D2D技术的提出带来新的问题：D2D通信需要建立在基站控制基础之上，主叫用户本身无法发现被叫用户，因此需要基站协助，并且基站对其进行合适的资源分配；在基站分配给D2D与蜂窝相同资源时，被复用蜂窝用户由于与D2D通信占用相同的资源(时间或频率)，使得这两种通信之间存在相互干扰；用户设备的体积功耗限制使D2D通信的距离不能太大。MIMO技术可以获得分集增益，将MIMO技术应用到D2D通信中是下一代通信技术研究的一个重要方向。但实际应用中，手机由于功耗体积等问题只适合配备单天线。利用协作方式将多个空闲用户设备做中继构成虚拟MIMO可以获得分集增益。本发明提出了将多中继协作的两种不同方法应用到D2D通信中时的系统性能。

为了解决D2D中的问题如用户设备的体积功耗限制使D2D通信的距离不能太大，由于距离的限制使得D2D通信可以应用的场景少，通过空闲中继的辅助，一方面可以增强D2D链路性能，提升系统容量，另一方面可降低D2D发射方功率，降低对蜂窝用户干扰，另外通过多个中继的辅助相对于单中继辅助将带来更大的性能提升。而本发明能够很好地解决上面的问题。

发明内容

本发明目的在于提供了一种基于终端直通通信的多中继通信方法，该方法能够增强D2D链路性能，提升系统容量，并且能够降低D2D发射方功率，降低对蜂窝用户干扰，通过多个中继的辅助相对于单中继辅助将带来更大性能提升，实现了在同一区域内存在中继竞争时的公平的进行中继分配。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：本发明是一种蜂窝用户与D2D用户共存时D2D用户使用多中继通信的实现方法，该方法为实现多对D2D对空闲竞争时的中继分配方法，适用于下一代蜂窝系统，该方法提出了使用多中继的信令流程，同时提出了基于D2D通信要求Qos以及新添加中继信道状态决定多中继的分配问题。

方法流程：

本发明提供了一种基于终端直通通信的多中继通信方法，该方法为基于蜂窝系统的多中继实现方法，其包括如下步骤：

（1）蜂窝系统下多中继通信建立流程如下（如图2所示）：

步骤一：用户向基站发送会话请求；

步骤二：基站根据目标用户是否与会话请求用户在同一个小区或者网段内；

步骤三：当基站发现两者位于同一小区，基站向会话请求方发出D2D对探测请求，并告知目的端准备监听，并指定探测所占用的资源（包括探测功率、探测所用时频资源）；

步骤四：会话请求端设定最大探测功率，在探测信道内向周围广播探测信号；

步骤五：目的端在探测信道监听是否能收到源端信息；

步骤六：若收到探测信息，则反馈信息给源端；

步骤七：源端根据收到的反馈信号判定是否达到Qos要求，若达到，则向基站发送D2D链路建立请求，否则，向基站反馈需要中继辅助；

步骤八：若需要，源端广播RTS（Ready to send）信息，目的端广播CTS（Clear to send），周围的空闲用户作为中继，根据接收到的信号RTS、CTS，报告给基站，基站决定参与中继的空闲用户；

步骤九：基站将判决情况反馈给源端，并给其分配合适资源（可以复用蜂窝上行资源或者专用资源）；

步骤十：源端与中继端、目的端建立同步，并建立D2D通信。

其中，在本发明上述步骤九中包括：在多中继请求后，空闲用户将监听到的源到中继及中继到目的端信息反馈给基站，在这之前，可以根据设定的初始门限过滤掉部分候选中继，然后，基站根据多中继反馈回的信道信息计算决定哪些中继参与通信，并将信息反馈给中继候选集合，部分中继根据反馈信息将会退出候选集合。

（2）在本发明上述步骤九中存在中继竞争时采用以下中继分配方法，当在通信密集场所，基站为中继请求的D2D通信用户分配合适的中继，分配方式基于将同时被多对D2D通信请求的空闲中继用户进行再次分配，分配的过程中，根据实际D2D通信需求的服务质量Qos对中继分配，其包括如下步骤：

步骤一，确定各对D2D使用的最优中继