[发明专利]一种异构网络下基于D2D通信机制的负载均衡方法

说明书

技术领域

本发明属于网络通信技术领域，具体涉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

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。异构网络可以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(MacrocellBaseStation，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(FemtocellBase-Station，FBS) 提供小区内的热点覆盖可以减少覆盖盲区，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。

引入终端直连通信技术(Device-to-Device，D2D)进行辅助通信，可以实现数据从 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。基于以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 户可以接入系统。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

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。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：包括以下步骤：

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；

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；

3)选定FBS向选定的中继用户发送控制信息，准备建立连接；

4)MBS通过信道命令控制通信用户取消原蜂窝链路；

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。

进一步的，所述步骤1)具体包括：

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 息，当传输速率、发射功率的一个或两个信息同时低于门限值时，判断为需要进行中继接 入；

所述传输速率

所述发生功率

式中k_Th为大于1的常数，由系统预先设定，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。

进一步的，所述步骤2)具体包括：

(1)确定同一通信系统下用户正常通信条件：当一个MU和F_r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：

任意用户发射功率不超过设备最大发射功率P₀：P_f≤P₀(6)；

(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), (r∈U_f)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≤Z_f； 1≤r≤U_f；