一種基于終端直通通信的單中繼通信方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于終端直通通信的單中繼通信方法，該方法是通過中繼自適應分等級，在寬帶蜂窩移動通信系統(tǒng)中，一對蜂窩用戶要進行終端直通，由于他們之間距離超過D2D通信有效距離，或者他們之間信道鏈路質(zhì)量達不到要求，介于小區(qū)內(nèi)存在大量的空閑的UE用戶，利用空閑移動終端作為中繼，協(xié)助一對蜂窩用戶進行D2D通信；一對終端直通蜂窩用戶的發(fā)端記為D2D_T，接收端記為D2DR，中繼記為RUE；當D2DT和RUE進行通信時，D2DT復用小區(qū)中蜂窩用戶和基站通信的頻率資源，這時D2D_T和R_UE構(gòu)成了一對D2D通信；當RUE和D2D_T進行通信時，RUE也復用蜂窩小區(qū)用戶和基站通信的頻率資源，這時R_UE和D2D_T構(gòu)成一對D2D通信；D2D中繼通信是把一對想要進行D2D通信的蜂窩用戶分成兩對D2D通信，是D2D_T-R_UE和R_UE-D2DR。
【專利說明】一種基于終端直通通信的單中繼通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于終端直通通信的單中繼通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]蜂窩移動通信終端直通技術(shù)(D2D，Device-to-Device)是近幾年移動通信領(lǐng)域新興的一個研究課題。在傳統(tǒng)的蜂窩移動通信系統(tǒng)中，兩個移動終端之間的通信必須要通過基站的調(diào)度，通過基站處的調(diào)度器分配頻譜資源和信道來進行通信。在引入D2D技術(shù)之后，系統(tǒng)中兩個移動終端如果想要通信，未必就是通過基站轉(zhuǎn)發(fā)而通信。D2D技術(shù)是一種終端到終端直通的通信方式，它被提出可以作為LTE系統(tǒng)的輔助通信方式，即可能在將來的移動通信系統(tǒng)下，大部分移動用戶通過基站轉(zhuǎn)發(fā)的方式通信，少量滿足特定條件的移動用戶通過終端直通的方式通信。
[0003]D2D通信技術(shù)的核心思想是，當兩個移動終端距離很近時，它們可以直接通信，而不必經(jīng)過基站的上下行鏈路轉(zhuǎn)發(fā)通信。直通鏈路選擇本小區(qū)里此刻空閑的其他蜂窩用戶的資源，通過復用蜂窩用戶的頻譜資源實現(xiàn)終端直接通信。D2D直通適用于當兩個移動終端距離較近且需要傳輸大量的視頻流、媒體在線或者文件共享等情況，這類大容量內(nèi)容下載如果可以直接通過D2D進行會避免造成基站的擁塞。
[0004]D2D通信作為蜂窩網(wǎng)絡的補充，在某些通信場景下使得移動通信變得更高效、更方便。對于下一代蜂窩網(wǎng)絡的通信需求，D2D通信的優(yōu)勢顯而易見。隨著D2D通信技術(shù)的進一步研究和深入，本發(fā)明相信它為蜂窩網(wǎng)絡帶來的性能改善將能更有效的促進滿足未來LTE系統(tǒng)的需求，因此D2D通信技術(shù)的研究有著深遠的意義。
[0005]但是，當有多對D2D用戶要用中繼來協(xié)作通信時，如何讓每對D2D用戶盡可能的選擇到合適的中繼，成為了亟待解決的重要問題。而本發(fā)明能夠很好地解決上面的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于提供了一種基于終端直通通信的單中繼通信方法，該方法是通過中繼進行自適應分等級，解決了改善每對D2D用戶都能選到適合中繼的問題。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:在寬帶蜂窩移動通信系統(tǒng)(IMT-Advanced)中，一對蜂窩用戶要進行終端直通,但是由于他們之間的距離超過D2D通信的有效距離，或者他們之間的信道鏈路質(zhì)量達不到要求，介于小區(qū)內(nèi)存在大量的空閑的UE用戶，利用空閑移動終端作為中繼，協(xié)助一對蜂窩用戶進行D2D通信。一對終端直通蜂窩用戶的發(fā)端記為D2D_T，接收端記為D2D_R，中繼記為R_UE。當D2D_T和R_UE進行通信時，D2D_T復用小區(qū)中蜂窩用戶和基站通信的頻率資源，這時D2D_T和R_UE構(gòu)成了一對D2D通信；當R_UE和D2D_T進行通信時，R_UE也復用蜂窩小區(qū)用戶和基站通信的頻率資源(和Dl的頻率資源相同)，這時R_UE和D2D_T構(gòu)成一對D2D通信。D2D中繼通信也就是把一對想要進行D2D通信的蜂窩用戶分成兩對D2D通信，是D2D_T-R_UE和R_UE_D2D_R。[0008]方法流程:
[0009] 本發(fā)明提供了一種基于終端直通通信的單中繼通信方法，該方法為基于蜂窩系統(tǒng)的單中繼實現(xiàn)方法，其包括如下步驟:
[0010]蜂窩系統(tǒng)下多中繼通信建立流程如下(如圖2所示):
[0011]步驟一:用戶Dl欲與用戶D2發(fā)起通信，向基站發(fā)出會話請求，基站接收到用戶Dl的信號，發(fā)出應答信號，并開始搜索用戶D2的位置。
[0012]步驟二:基站搜索到用戶D2的位置，開始判斷用戶Dl與用戶D2之間是否滿足D2D通信的條件，若滿足則采用D2D通信模式，用戶Dl和用戶D2開始D2D通信。
[0013]步驟三:當用戶Dl與用戶D2不滿足D2D通信條件時，判斷他們之間的通信是否滿足速率的要求，如果滿足就采用傳統(tǒng)蜂窩模式通信；如果不滿足，則采用中繼輔助的方法來通信。
[0014]步驟四:若需要，源端廣播RTS (Ready to send)信息，目的端廣播CTS (Clear tosend)，周圍的空閑用戶作為中繼，根據(jù)接收到的信號RTS、CTS，報告給基站，基站決定參與中繼的空閑用戶。
[0015]步驟五:當確定參與通信的中繼為R時，首先用戶Dl向中繼R進發(fā)送信息，這時用戶Dl和中繼R進行D2D單向通信，中繼R接收到信息后再與用戶D2進行D2D單向通信；當D2接收到信息后，再發(fā)送信息給中繼R，中繼R在把信息發(fā)送給用戶D1。
[0016]步驟六:用戶Dl和D2確認通信過程完成，分別向基站發(fā)出結(jié)束會話的請求，基站然后結(jié)束中繼R的工作狀態(tài)，整個會話過程結(jié)束。
[0017]本發(fā)明上述步驟五中存在中繼競爭時采用以下中繼分配方法，當在通信密集場所，基站為中繼請求的D2D通信用戶分配合適的中繼，分配方式基于將同時被多對D2D通信請求的空閑中繼用戶進行再次分配，分配的過程中，根據(jù)實際D2D通信需求的速率對中繼進行自適應分配，選取中繼的標準是:Caf或Cdf ^ Cth，其包括如下步驟:
[0018]步驟一:首先計算一對D2D用戶之間的距離是否小于D2D通信的有效距離和它們之間的鏈路質(zhì)量是否達到要求，如果其中一個不滿足，那么就采用中繼來協(xié)作它們通信。
[0019]步驟二:如果使用中繼來協(xié)作通信，那么首先確定中繼的通信模式。
[0020]步驟三:如果中繼采用AF模式來通信，通過比較C"1，可以得出m的大小，最后從該等級中選擇最優(yōu)的中繼來協(xié)作通信。
[0021]步驟四:如果中繼采用DF模式來通信，通過比較C"'，可以得出m的
大小，最后從該等級中選擇最優(yōu)的中繼來協(xié)作通信。
[0022]有益效果:
[0023]1、本發(fā)明有效的提高了 D2D總系統(tǒng)的速率和減少了 D2D總系統(tǒng)的中斷概率。
[0024]2、本發(fā)明可以減少多對D2D選擇四周中繼時的碰撞概率。
[0025]3、本發(fā)明可以合理和有效的利用中繼資源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的基于中繼的D2D通信原理圖。
[0027]圖2是本發(fā)明采用單中繼的D2D通信流程圖。[0028]圖3是本發(fā)明采用自適應分等級的選擇中繼流程圖。
[0029]圖4為本發(fā)明建立模型的示意圖。
[0030]圖5為DF模式時總速率隨中繼位置的變化仿真圖。
[0031]圖6為AF模式時總速率隨中繼位置的變化仿真圖。
【具體實施方式】
[0032]以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明專利作進一步的詳細說明。
[0033]實施例一
[0034]如圖4所示，本發(fā)明建立的模型中有K對D2D用戶，和在其周圍分布L個中繼。每個D2D用戶和蜂窩用戶的天線數(shù)為M，中繼的天線數(shù)為N，基站的接受天線數(shù)為I。
[0035]則D2D系統(tǒng)的接收端信號公式為:
[0036]第一時隙
[0037]第二時隙:
[0038]基站接收到的f目號為:YctS— ^CjBxCj ^RjBxR1 + HjiBxTi +?(3)
[0039]其中i G {1，2....K}，j G {1，2....L}。當中繼采用 AF 模式時當中繼采用DF模式時，中繼能正確解碼。
【權(quán)利要求】
1.一種基于終端直通通信的單中繼通信方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 步驟一:用戶Dl欲與用戶D2發(fā)起通信，向基站發(fā)出會話請求，基站接收到用戶Dl的信號，發(fā)出應答信號，并開始搜索用戶D2的位置； 步驟二:基站搜索到用戶D2的位置，開始判斷用戶Dl與用戶D2之間是否滿足D2D通信的條件，若滿足則采用D2D通信模式，用戶Dl和用戶D2開始D2D通信； 步驟三:當用戶Dl與用戶D2不滿足D2D通信條件時，判斷他們之間的通信是否滿足速率的要求，如果滿足就采用傳統(tǒng)蜂窩模式通信；如果不滿足，則采用中繼輔助的方法來通f目; 步驟四:若需要，源端廣播RTS (Ready to send)信息，目的端廣播CTS (Clear tosend)，周圍的空閑用戶作為中繼，根據(jù)接收到的信號RTS、CTS，報告給基站，基站決定參與中繼的空閑用戶； 步驟五:當確定參與通信的中繼為R時，首先用戶Dl向中繼R進發(fā)送信息，這時用戶Dl和中繼R進行D2D單向通信，中繼R接收到信息后再與用戶D2進行D2D單向通信；當D2接收到信息后，再發(fā)送信息給中繼R，中繼R在把信息發(fā)送給用戶Dl ； 步驟六:用戶Dl和D2確認通信過程完成，分別向基站發(fā)出結(jié)束會話的請求，基站然后結(jié)束中繼R的工作狀態(tài)，整個會話過程結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于終端直通通信的單中繼通信方法，其特征在于，所述方法的步驟五中存在中繼競爭時，采用以下中繼分配方法，當在通信密集場所，基站為中繼請求的D2D通信用戶分配合適的中繼，分配方式基于將同時被多對D2D通信請求的空閑中繼用戶進行再次分配，分配的過程中，根據(jù)實際D2D通信需求的速率對中繼進行自適應分配，選取中繼的標準是=Caf或Cdf≥Cth，所述中繼分配方法包括如下步驟: 步驟一:首先計算一對D2D用戶之間的距離是否小于D2D通信的有效距離和它們之間的鏈路質(zhì)量是否達到要求，如果其中一個不滿足，那么就采用中繼來協(xié)作它們通信； 步驟二:如果使用中繼來協(xié)作通信，那么首先確定中繼的通信模式； 步驟三:如果中繼采用AF模式來通信，通過比較Ca，可以得出m的大小，最后從該等級中選擇最優(yōu)的中繼來協(xié)作通信； 步驟四:如果中繼采用DF模式來通信，通過比較Cfi，可以得出m的大小，最后從該等級中選擇最優(yōu)的中繼來協(xié)作通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于終端直通通信的單中繼通信方法，其特征在于:所述方法為基于蜂窩系統(tǒng)的單中繼實現(xiàn)方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于終端直通通信的單中繼通信方法，其特征在于:所述方法根據(jù)中繼的通信方式，分為中繼AF模式的分等級方法和中繼DF模式的分等級方法。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于終端直通通信的單中繼通信方法，其特征在于:中繼AF模式的分等級方法是根據(jù)系統(tǒng)速率隨中繼位置呈圓形來分等級，最終得到中繼每個等級區(qū)域的速率范圍，然后根據(jù)需求的速率來選擇中繼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于終端直通通信的單中繼通信方法，其特征在于:中繼DF模式的分等級方法是根據(jù)系統(tǒng)速率隨中繼位置呈橢圓形來分等級，最終得到中繼每個等級區(qū)域的速率范圍，然后根據(jù)需求的速率來選擇中繼。
【文檔編號】H04W72/04GK103596241SQ201310478235
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】邵世祥, 魏良武, 孫君 申請人:南京郵電大學