[发明专利]一种基于多小区公平性的D2D通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别地，涉及多小区基于分数频率复用的一种蜂窝网络中的D2D(Device-to-Device)通信系统复用蜂窝上行链路资源的模式选择、资源分配及功率控制的通信方法。

背景技术

随着无线通信的快速发展以及多媒体业务的大量普及，移动互联网成为了社会生活中不可或缺的重要组成部分；作为移动互联网的主要载体，蜂窝通信系统承载的信息已经从文本、语音等简单的格式，发展为图片、视频、语音等相结合的形式。这对蜂窝通信系统是一个极大的挑战。

在分数频率复用蜂窝网络中引入D2D(Device-to-Device)通信系统可以在基站辅助下实现设备间短距离通信，具有提高频谱效率、提高通信速率、减低小区负载、减少电池消耗、提高网络QoS。

图1所示为蜂窝网络中部分频率复用小区结构示意图。如图所示，在多小区场景中，采用部分频率复用的蜂窝网络可以为不同小区的中心区域用户分配同一频率资源，而边缘区域用户分配不同的频谱资源，这样的资源分配方式可以有效的避免干扰；但是，边缘蜂窝终端的信道条件仍然无法完全得到保证，部分蜂窝终端可能因为信道质量不好而严重影响其通信质量，而引入D2D通信，则由于其短距离通信的优点可以极大地改善这一问题，于是对于采用蜂窝模式还是D2D模式成为一个研究问题；并且，现有文献基于部分频率复用的蜂窝网络，通过功率控制协调了蜂窝通信系统以及D2D系统之间的干扰，利用中断概率确定了D2D终端的可接入区与可复用信道资源区；在对现有方法进行分析后，发现文献所提方法未涉及到不同小区间D2D终端复用资源的协调，小区间D2D终端距离较近，在某些情况下可能产生资源竞争而导致部分D2D终端不能够复用到资源，产生小区间D2D资源分配不公平的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种基于多小区公平性的D2D通信方法，为解决边缘蜂窝终端信道条件差而导致正常通信受影响甚至不能够通信和现在研究未涉及小区间的协调而导致的D2D对之间资源分配不均匀而导致的部分D2D终端无法获取频谱资源的问题。

该D2D通信方法包括根据速率提升比β^l最大化确定D2D终端数量；根据蜂窝终端的发射功率、所述蜂窝终端的SINR阈值以及所述D2D终端的SINR阈值，确定所述D2D终端最大发射功率；根据小区间公平性的方法进行所述D2D终端的资源分配。

为实现上述基于多小区公平性的D2D通信方法，其中，通过所述速率提升比β^l最大化确定所述D2D终端SINR阈值γ_D,min，具体包括：

根据所述速率提升比β^l确定所述蜂窝终端的SINR阈值γ_C,min，当γ_C,min增大，则判断γ_C,min增大时，β^l增加是否成立；如判断β^l增加，则γ_C,min增大；如判断β^l减少，则γ_C,min减少；当γ_C,min减少时，则判断β^l增加是否成立；如判断β^l增加，则γ_C,min减少；如判断β^l减少，则γ_C,min增大；

根据所述蜂窝终端SINR阈值γ_C,min确定所述D2D终端数量，根据所述小区l中所述蜂窝终端n的发射功率获得所述蜂窝终端n的SINR值与满足所述蜂窝终端正常通信SINR阈值γ_C,min比较，若满足则以蜂窝方式通信；不满足则转为D2D模式通信，由此可得所述D2D终端的转化率

式中，表示所述D2D终端数量，N^l表示小区中终端总量。

为实现上述基于多小区公平性的D2D通信方法，其中，所述速率提升比，

式中，N^l表示蜂窝终端数，和分别表示所述D2D终端生成前小区l内所述蜂窝终端的平均速率、所述D2D终端生成后小区l内所述蜂窝终端平均速率及所述D2D终端的平均速率。

为实现上述基于多小区公平性的D2D通信方法，其中，根据蜂窝终端的发射功率、蜂窝终端的SINR阈值以及所述D2D终端的SINR阈值，确定所述D2D终端最大发射功率，具体包括：