[發明專利]在異構通信共存網絡中基于運動模型的基站功率控制方法

有效

• 申請號: 201710332879.3
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN107493598B
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發明（設計）人: 李莉;裴仁超;沈一豪;葉鵬;陳虹豆
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: H04W52/24
• 分類號: H04W52/24;H04W52/28;H04W52/30
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 周云

本發明在異構通信共存網絡中基于運動模型的基站功率控制方法，具體指一種基于運動模型的中繼和D2D異構通信共存網絡下的基站功率控制方法，涉及無線通信信號處理技術領域。本方法通過步驟a.通信網絡場景中的節點，包括一蜂窩用戶(CU)，一基站(BS)，一中繼(R)，一通過中繼(R)和基站(BS)通信的邊緣用戶(EU)，D2D通信中的用戶(D₁)和用戶(D₂)；考慮通信網絡場景中邊緣用戶(EU)和用戶(D₁)為運動狀態，其他節點均為靜止狀態；b.建立用戶(D₁)，邊緣用戶(EU)運動速度和路徑損耗相關的運動模型；c.考慮基站(BS)和中繼(R)發射功率約束，兼顧用戶通信質量實現網絡吞吐量的最大化。

技術領域

本發明涉及無線通信領域的信號處理方法，具體是一種基于運動模型的中繼和D2D異構通信共存網絡下的基站功率控制方法。

背景技術

隨著移動設備功能的逐漸強大，先進的無線接入技術和編碼調制方式帶來的無線資源利用效率的極大提高。與此同時，人們對移動通信及帶寬無線接入業務的需求不斷增長，無線頻譜資源的匱乏越來越嚴重，但無線頻譜資源緊張的問題沒有從根本上得到解決。因此，設備到設備(Device-to-Device，D2D)技術便應運而生，在減少功率損耗，減輕基站負載，提高電池壽命等功能的同時也提高了頻譜利用效率，為解決頻譜資源稀缺性的問題提供了可能。

D2D技術能夠使通信設備雙方不經過基站的上行和下行鏈路直接進行通信，使基站能夠同時服務于更多的通信設備。這在減輕了基站負擔的同時，還提升了蜂窩網絡的總的吞吐量。如將用戶的運動納入考慮范圍之內的D2D通信，則更貼近實際的通信情況。進一步，雙向中繼的引入可以增大蜂窩網絡的吞吐量，也成為了當今通信領域研究的熱點。

目前，中繼和功率分配技術已有了一些研究，并基于特定的場景提出了一些干功率分配的方案。經對現有文獻檢索發現，Yiyang Pei and Ying-Chang Liang：′ResourceAllocation for Device-to-Device Communication Overlsying Two-Way CellularNetworks′。IEEE Wireless Communication and Networking Conference，2013(D2D通信覆蓋的雙向蜂窩網絡通信的資源分配，IEEE無線通信和網絡會議)中，研究了，基站和蜂窩用戶端的功率分配問題。通過中繼端功率分配因子將功率分配優化目標函數轉化成二次函數的形式并求最優解，從而增大了D2D網絡和蜂窩網絡的總速率，但沒有考慮到設備與設備之間的距離帶來的路徑損耗的干擾。

又經檢索發現，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物理層網絡編碼的D2D通信，個人、室內和移動無線電通信國際研討會)中，研究了物理層網絡編碼的設計，文章通過設計各通信設備端的發送編碼矩陣和接受時的均衡器矩陣，最后利用最小均方誤差來建立優化函數使網絡誤碼率達到最小。但該公開文獻所在的場景沒有考慮到用戶的運動，整個網絡設備均為靜態。

從現有技術來看，對基于運動模型的中繼和D2D共存網絡下的基站功率控制方法的研究仍有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺失和不足，提出一種基于用戶運動速度和路徑損耗的關系運動模型，利用該運動模型建立關于網絡吞吐量的優化問題。在該優化問題中，由基站進行功率控制，繼而控制中繼的傳輸功率，最終在保證用戶的通信質量的條件下，實現整體網絡吞吐量的最大化。