下一代蜂窩系統(tǒng)中基于終端直通通信的中繼選擇方法
【專利摘要】在下一代蜂窩網(wǎng)絡(luò)中與D2D共存網(wǎng)絡(luò)中使用中繼技術(shù)能夠降低系統(tǒng)功耗、提高系統(tǒng)容量、提高D2D通信的可靠性以及減小基站通信負(fù)擔(dān)，而中繼選擇方法對系統(tǒng)的整體性能會造成較大影響。在D2D直通鏈路信道狀況隨著用戶位置、傳輸特性發(fā)生變化時，為了保障通信不發(fā)生間斷，引入中繼鏈路進(jìn)行轉(zhuǎn)接。根據(jù)鏈路可靠性限制條件、共存干擾限制條件以及發(fā)射功率限制條件等限制觸發(fā)中繼模式，根據(jù)距離限制初步判斷，然后按照選擇域分級次序逐級選擇，最優(yōu)化系統(tǒng)容量性能或者功耗性能，完成中繼選擇過程。
【專利說明】下一代蜂窩系統(tǒng)中基于終端直通通信的中繼選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明利用了下一代蜂窩系統(tǒng)中使用終端直通通信技術(shù)時對頻譜利用時的空間分隔性，通過考慮不同距離下直通用戶復(fù)用蜂窩用戶頻譜資源對蜂窩系統(tǒng)造成的聚合干擾，利用下一代蜂窩系統(tǒng)中用戶地理位置可知性，通過各用戶的半分布式協(xié)作方式簡化系統(tǒng)內(nèi)整體信令交互，適用于共存系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]D2D (Device-to-Device)通信，即終端直通通信，是一種在系統(tǒng)控制下允許鄰近的終端在近距離范圍內(nèi)使用蜂窩頻譜資源通過直連鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)男滦图夹g(shù)。在蜂窩系統(tǒng)中使用D2D通信技術(shù)時，蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)與D2D通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了混合網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)中不僅存在傳統(tǒng)的蜂窩基站、蜂窩用戶，也存在進(jìn)行的直連和轉(zhuǎn)接的D2D用戶，這種網(wǎng)絡(luò)的融合已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注和研究，如Mesh網(wǎng)中的兼容和通信流程等研究。
[0003]在蜂窩通信與D2D直通通信共存的網(wǎng)絡(luò)中，隨著用戶位置、傳輸特性的變化，需要通信的D2D對之間的信道增益也隨時在發(fā)生變化。如果在已經(jīng)建立連接的D2D對完成通信之前，信道衰落無法滿足系統(tǒng)通信速率的需求，那么為了保障通信不發(fā)生間斷，需要進(jìn)行一定的處理。一種解決的思路是通過D2D通信的模式切換，將用戶由D2D直接通信模式切換到蜂窩模式，再為上下行鏈路各自進(jìn)行資源分配，但是這種方法會給基站帶來一定額外負(fù)擔(dān)，在負(fù)荷較重時會造成通信的中斷，而額外的信令交互會給通信雙方造成一定的時延，影響系統(tǒng)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是提供一種下一代蜂窩系統(tǒng)中基于終端直通通信的中繼選擇方法，使得系統(tǒng)能盡量保證D2D用戶服務(wù)不發(fā)生中斷的同時減少對蜂窩系統(tǒng)用戶通信的影響降低給基站造成的負(fù)擔(dān)。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明是一種下一代蜂窩系統(tǒng)中基于終端直通通信的中繼選擇方法，終端直通鏈路信道狀況隨著用戶位置、傳輸特性發(fā)生變化時，為了保障通信不發(fā)生間斷，引入中繼鏈路進(jìn)行轉(zhuǎn)接，根據(jù)鏈路可靠性限制條件、共存干擾限制條件以及發(fā)射功率限制條件的限制，不滿足鏈路傳輸需求的源通信節(jié)點(diǎn)向基站eNodeB發(fā)送中繼通信模式請求并進(jìn)行通信模式切換相關(guān)的信令交互，從而觸發(fā)中繼通信模式，源通信節(jié)點(diǎn)根據(jù)鏈路性能計算出相應(yīng)的距離限制，通過終端計算出相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量QoS保障的區(qū)域，簡稱為通信域；先篩選出通信域中的節(jié)點(diǎn)作為候選中繼節(jié)點(diǎn)，從而降低候選中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)目；然后在通信域中，根據(jù)鏈路質(zhì)量計算出選擇域分級次序，在廣播中繼選擇參考信號時，備選中繼節(jié)點(diǎn)按照A1到4再到A3的分級次序進(jìn)行回復(fù)，源節(jié)點(diǎn)優(yōu)先選擇高優(yōu)先級的節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)逐級選擇；然后由源節(jié)點(diǎn)進(jìn)行本地判斷，向最優(yōu)中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送中繼請求，中繼節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送中繼通信參考信令，源節(jié)點(diǎn)成功收到確認(rèn)信息后與基站eNodeB進(jìn)行信令交互,建立完整的通信流程，完成中繼選擇過程。[0006]源通信節(jié)點(diǎn)根據(jù)鏈路性能計算出相應(yīng)的距離限制的方法為:對于跳數(shù)為I的路徑，距尚 dSD 限制為:d2 (?') < dsr； < d2 (6*)，
[0007]其中，兩跳中繼鏈路距離下限
【權(quán)利要求】
1.一種下一代蜂窩系統(tǒng)中基于終端直通通信的中繼選擇方法，其特征在于，終端直通鏈路信道狀況隨著用戶位置、傳輸特性發(fā)生變化時，為了保障通信不發(fā)生間斷，引入中繼鏈路進(jìn)行轉(zhuǎn)接，根據(jù)鏈路可靠性限制條件、共存干擾限制條件以及發(fā)射功率限制條件的限制，不滿足鏈路傳輸需求的源通信節(jié)點(diǎn)向基站eNodeB發(fā)送中繼通信模式請求并進(jìn)行通信模式切換相關(guān)的信令交互，從而觸發(fā)中繼通信模式，源通信節(jié)點(diǎn)根據(jù)鏈路性能計算出相應(yīng)的距離限制，通過終端計算出相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量QoS保障的區(qū)域，簡稱為通信域；先篩選出通信域中的節(jié)點(diǎn)作為候選中繼節(jié)點(diǎn)，從而降低候選中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)目；然后在通信域中，根據(jù)鏈路質(zhì)量計算出選擇域分級次序，在廣播中繼選擇參考信號時，備選中繼節(jié)點(diǎn)按照A1到A2再到A3的分級次序進(jìn)行回復(fù)，源節(jié)點(diǎn)優(yōu)先選擇高優(yōu)先級的節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)逐級選擇；然后由源節(jié)點(diǎn)進(jìn)行本地判斷，向最優(yōu)中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送中繼請求，中繼節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送中繼通信參考信令，源節(jié)點(diǎn)成功收到確認(rèn)信息后與基站eNodeB進(jìn)行信令交互,建立完整的通信流程，完成中繼選擇過程。
2.如權(quán)利要求1所述的下一代蜂窩系統(tǒng)中基于終端直通通信的中繼選擇方法，其特征在于，源通信節(jié)點(diǎn)根據(jù)鏈路性能計算出相應(yīng)的距離限制的方法為:對于跳數(shù)為I的路徑，距尚 dSD 限制為:?/j (s) < dsn < d'2 {ε)， 其中，兩跳中繼鏈路距離下限
3.如權(quán)利要求1所述的下一代蜂窩系統(tǒng)中基于終端直通通信的中繼選擇方法，其特征在于，終端計算出相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量QoS保障的區(qū)域的方法為:對于跳數(shù)為I的路徑，則通信質(zhì)量保障域A公式表達(dá)式為:.!/? e A I d!in < ddSH <, 其中dro和dSK分別表示中繼到宿節(jié)點(diǎn)和預(yù)案節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)間的距離，R表示中繼節(jié)點(diǎn)，A表示通信質(zhì)量保障域。
4.如權(quán)利要求1所述的下一代蜂窩系統(tǒng)中基于終端直通通信的中繼選擇方法，其特征在于，根據(jù)鏈路質(zhì)量計算出選擇分級次序的方法為:對于跳數(shù)為I的路徑，服務(wù)質(zhì)量QoS需求參數(shù)為—ε，一跳中繼距離上限比較其與源節(jié)點(diǎn)S、中繼節(jié)點(diǎn)R和目的節(jié)點(diǎn)S之間的距離，得出三個區(qū)域，{i? e 為 I dm < df is),dSR < df{s)}， {i? e 為 | dm < 6?廣(左)或?/紐 < dlf {ε、},[R F 431 dm < dfCsmdSR < <(i)}中繼選擇優(yōu)先級為=A1 > A2 > A3 ； 其中，A1, A2, A3分別表示三個等級的通信質(zhì)量保障域。
【文檔編號】H04W40/22GK103607750SQ201310608695
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】邵世祥, 顧聞, 孫君 申請人:南京郵電大學(xué)