[发明专利]在异构通信共存网络中基于运动模型的基站功率控制方法

说明书

本发明在异构通信共存网络中基于运动模型的基站功率控制方法，具体指一种基于运动模型的中继和D2D异构通信共存网络下的基站功率控制方法，涉及无线通信信号处理技术领域。本方法通过步骤a.通信网络场景中的节点，包括一蜂窝用户(CU)，一基站(BS)，一中继(R)，一通过中继(R)和基站(BS)通信的边缘用户(EU)，D2D通信中的用户(D₁)和用户(D₂)；考虑通信网络场景中边缘用户(EU)和用户(D₁)为运动状态，其他节点均为静止状态；b.建立用户(D₁)，边缘用户(EU)运动速度和路径损耗相关的运动模型；c.考虑基站(BS)和中继(R)发射功率约束，兼顾用户通信质量实现网络吞吐量的最大化。

技术领域

本发明涉及无线通信领域的信号处理方法，具体是一种基于运动模型的中继和D2D异构通信共存网络下的基站功率控制方法。

背景技术

随着移动设备功能的逐渐强大，先进的无线接入技术和编码调制方式带来的无线资源利用效率的极大提高。与此同时，人们对移动通信及带宽无线接入业务的需求不断增长，无线频谱资源的匮乏越来越严重，但无线频谱资源紧张的问题没有从根本上得到解决。因此，设备到设备(Device-to-Device，D2D)技术便应运而生，在减少功率损耗，减轻基站负载，提高电池寿命等功能的同时也提高了频谱利用效率，为解决频谱资源稀缺性的问题提供了可能。

D2D技术能够使通信设备双方不经过基站的上行和下行链路直接进行通信，使基站能够同时服务于更多的通信设备。这在减轻了基站负担的同时，还提升了蜂窝网络的总的吞吐量。如将用户的运动纳入考虑范围之内的D2D通信，则更贴近实际的通信情况。进一步，双向中继的引入可以增大蜂窝网络的吞吐量，也成为了当今通信领域研究的热点。

目前，中继和功率分配技术已有了一些研究，并基于特定的场景提出了一些干功率分配的方案。经对现有文献检索发现，Yiyang Pei and Ying-Chang Liang：′ResourceAllocation for Device-to-Device Communication Overlsying Two-Way CellularNetworks′。IEEE Wireless Communication and Networking Conference，2013(D2D通信覆盖的双向蜂窝网络通信的资源分配，IEEE无线通信和网络会议)中，研究了，基站和蜂窝用户端的功率分配问题。通过中继端功率分配因子将功率分配优化目标函数转化成二次函数的形式并求最优解，从而增大了D2D网络和蜂窝网络的总速率，但没有考虑到设备与设备之间的距离带来的路径损耗的干扰。

又经检索发现，L.K.SaliyaJayasinghe，PraneethJayasinghe，NandanaRajatheva：′MIMO Physical Layer Network Coding based Underlay Device-to-Device Communication′IEEE 24^th International Symposium on Personal，Indoorand Mobile Radio Communications，2013(基于MIMO物理层网络编码的D2D通信，个人、室内和移动无线电通信国际研讨会)中，研究了物理层网络编码的设计，文章通过设计各通信设备端的发送编码矩阵和接受时的均衡器矩阵，最后利用最小均方误差来建立优化函数使网络误码率达到最小。但该公开文献所在的场景没有考虑到用户的运动，整个网络设备均为静态。

从现有技术来看，对基于运动模型的中继和D2D共存网络下的基站功率控制方法的研究仍有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺失和不足，提出一种基于用户运动速度和路径损耗的关系运动模型，利用该运动模型建立关于网络吞吐量的优化问题。在该优化问题中，由基站进行功率控制，继而控制中继的传输功率，最终在保证用户的通信质量的条件下，实现整体网络吞吐量的最大化。