[發明專利]蜂窩網絡實現吞吐率最大化的D2D多播機會調度方法

有效

• 申請號: 201210400886.X
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN102917465A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 王曉湘;瞿靜;王冬宇;王玉龍;龔文熔;張鴻濤
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W72/12
• 分類號: H04W72/12
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 夏憲富

技術領域

本發明涉及一種D2D多播組內的機會調度技術，確切地說，涉及一種蜂窩網絡實現吞吐率最大化的D2D多播機會調度方法，該方法適用于包含D2D多播組的蜂窩小區的高速率數據傳輸業務，屬于無線通信傳輸技術領域。

背景技術

隨著LTE-A系統的深入研究和發展，更多移動通信系統的技術演進及發展都是在未來移動蜂窩網絡的范疇下進行的。移動通信系統的演進帶來帶寬需求的不斷加大，造成帶寬的分配變得越來越擁擠。由于可用于移動通信的頻譜資源十分有限，而可分配到的帶寬又滿足不了實際系統的需求。因此，如何在有限的帶寬資源中實現高速率和大容量就成為業界研究的重點，以便能夠滿足用戶的QoS要求：一方面提高帶寬資源的利用率，另一方面還要改進傳統的無線傳輸技術，獲得更好的網絡吞吐率。

D2D（Device-to-Device）通信技術是是一種在網絡系統控制下。允許終端之間通過復用小區資源、且不經過基站（eNB）轉接而直接進行數據交換或通信的新型技術，它通過重用蜂窩網絡用戶的資源來實現端到端通信，因此，其能夠提高帶寬資源利用率，增加蜂窩通信系統的頻譜效率，降低終端發射功率，在一定程度上解決無線通信系統頻譜資源的匱乏問題。與其他應用于非許可頻段的同類技術相比，D2D具有干擾可控等優點。

文獻《D2D技術在LTE-A系統中的應用》中提到，當用戶向eNB提出D2D通信的請求，eNB根據請求將用戶的通信方式切換到D2D連接模式。每個D2D通信鏈路占用的資源與一個蜂窩通信鏈路占用的相等。D2D通信將在宏蜂窩eNB的控制下獲得通信所需的頻率資源和傳輸功率。圖1所示為D2D多播組內的通信鏈路，其中，D_T是D2D通信鏈路的源終端，D_R1，D_R2，…，D_RN分別是各個D2D用戶。D_T繞過eNB直接向D_R1，D_R2...D_RN發送數據。

D2D通信可應用于移動蜂窩網絡中的多種通信業務，特別是近距離或同一區域內的通信。如某個熱點覆蓋區域內，用戶可以不經過eNB而直接共享資料。與通過蜂窩小區eNB提供的下載業務相比較，既能保證用戶的服務需求，又減輕了eNB的負載壓力。且在進行D2D通信的同時，蜂窩eNB還可以提供話音和數據服務。另外，D2D還能用于實現本地通信，如將D2D應用于室內環境，特別是在系統覆蓋不充分的部分室內場景時，多個用戶之間可以通過D2D通信傳輸數據。不再需要通過固定網絡接入核心網。

D2D通信在小區網絡的控制下與小區各個用戶共享資源，因此其頻譜的利用率得到提升。此外，它還能帶來的好處包括：減輕蜂窩網絡的負擔、減少移動終端的電池功耗、增加比特傳輸速率、提高網絡基礎設施故障的魯棒性等，還能支持小范圍的點對點數據服務。但是，它與蜂窩網絡共享無線資源的同時，也會帶來一定的干擾。它對蜂窩小區產生的干擾可以通過調整eNB對D2D通信的資源和eNB發射功率來進行控制。當D2D鏈路的功率控制在一定范圍內時，它對蜂窩小區產生的干擾可以忽略不計。

D2D通信通過重用蜂窩網絡用戶的資源提高了頻譜利用率，如果將高性能的無線傳輸技術應用于D2D通信，就能達到更高的網絡吞吐率，獲得更大的網絡容量。單播、多播等傳統的無線傳輸技術對D2D通信來說并不是最佳選擇。因為使用單播方案時，eNB為當前可支持速率最高的用戶提供服務，由于每次只服務于一個用戶，因此eNB需要多次重復傳輸數據，才能使所有用戶都成功接收。廣播調度技術同時服務于所有用戶，為了避免信道中斷，eNB傳輸數據的速率受限于其中信道條件最差的用戶。這兩種方案都不能獲得較高的網絡吞吐率。因此，為了盡可能充分利用D2D通信的優勢，需要改進現有的傳輸技術，將能夠實現網絡吞吐率最大化的傳輸技術應用于D2D通信。