[发明专利]一种移动小区重叠下的D2D通信配对方法

权利要求书

1.一种移动小区重叠下的D2D通信配对方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1、在两个相邻的移动小区内，均匀划分若干个子信道分配给各小区内的移动用户使用；

步骤2、分别在两个小区内生成大于子信道数量的若干个用户节点，定义采用常规基站通信方式的移动用户为CU，D2D通信的辅助中继节点为D2D-R，D2D通信的实际用户为D2D-U，当移动用户运动到小区边缘位置时，该用户切换到D2D通信模式，从CU转变为D2D-U，并请求用户配对，通过某个辅助中继节点D2D-R进行D2D中继通信；

步骤3、通过节点的运动预测用户的现实轨迹；每个节点的初始位置位于两个小区内的任意位置，其中每个小区的一部分节点处于静止状态，其余节点以一定的速度和方向进行有规律的运动，根据用户的运动属性，预测出运动s步后各节点的运动轨迹，进入步骤4进行用户配对；

步骤4、当一用户在小区边缘运动并需要进行D2D中继通信时，向系统请求用户配对，根据用户需求及实际情况，一个D2D-R辅助一个D2D-U进行中继通信，两两组成一个D2D通信对；用户配对过程需要计算在运动过程中每一步各节点间的距离，具体如下：

节点i与节点j之间的距离用d_i,j表示，设坐标原点为O，则在运动第k步节点i与节点j之间的计算公式为：

代入点的坐标得：

得到在运动过程中的第k步某对节点之间的距离；

根据以下情况进行D2D配对：

a、设D2D通信的最大距离为D，若在整个运动过程中，节点i与节点j之间的距离小于D2D最大通信距离的步数不超过10步，则节点i与节点j为短触节点对，此类节点对不进行D2D配对；

b、对于运动的节点i和节点j，满足条件s_r∈[1,100],s_r-s_k＞10,d_i,j≤D，且同时满足节点在整个运动过程中，都在同一个小区内，即两个节点的运动轨迹都在一个小区内，则节点i和节点j作为潜在的D2D对，当一个D2D-U在请求用户配对时，优先将配对目标选定在其他运动的节点中，再根据公式(3)，计算出在整个运动过程中与D2D-U运动轨迹相似的节点作为该D2D对中的D2D-R；

c、对于运动的节点i，若在运动过程中有进行D2D中继通信的需求，且没有其他同时运动的节点满足配对条件，则选择某个静止节点j进行用户配对；根据公式(3)和情况b中的判决条件，计算出在节点i的整个运动过程中，最合适的静止节点作为该D2D对中的D2D-R；

d、对于一个运动的节点i，在整个运动过程中要穿过鱼眼区，从一个小区运动到另一个小区，且有D2D中继通信的需求，能够与其配对的节点j需满足条件：

d_i,j≤D,max{s_k,i,s_k,j}≤s≤min{s_r,i,s_r,j}，

其中，s_k,i、s_r,i和s_k,j、s_r,j分别表示节点i和节点j进入和离开鱼眼区的步数，即在两节点同时位于鱼眼区时，节点间距离必须满足D2D最大通信距离条件；

在同时具备配对条件的用户之间，优先选择距离较小的用户进行配对，仅考虑D2D对信号的传输，路径损耗采用市区或郊区的传播模型：

L_i,j＝128.1+37.6lg(d_i,j) (4)

在上述各情况中，一个D2D-U有多个满足条件的配对对象时，选择在配对时平均距离较小的节点作为D2D-R；

步骤5、给所有D2D对分配频谱资源，在小区内存在空闲频谱的情况下，D2D对采用专用模式通信，直接占用空闲频谱进行通信，若小区内频谱资源不足，D2D对采用复用模式通信，复用某个CU的上行链路频谱进行通信；

步骤6、计算某个时间段内各D2D-R的贡献度，当D2D-R在另一时间段切换到D2D-U的工作模式时，根据其贡献度的大小判断对其分配资源的优先级，以优化用户通信的公平性。