[發明專利]一種毫米波蜂窩網絡中D2D通信的資源分配和功率控制方法

在審

• 申請號: 201710723772.1
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN108391308A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 孟曉宇;宋榮方
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W52/04
• 分類號: H04W52/04;H04W52/24;H04W76/14
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李吉寬

本發明公開了一種毫米波D2D通信資源分配和功率控制方法，以解決毫米波通信存在的穿透能力弱，易受遮擋物阻擋的問題。本發明通過建立毫米波網絡中大規模D2D通信模型，根據蜂窩用戶SINR條件，獲得系統吞吐量最大時的候選資源復用分組。在此基礎上進一步判斷D2D用戶和基站需要滿足的SINR條件與鏈路干擾條件，對候選資源分組進行篩選，得到近似最優資源復用方案。最后通過動態功率控制調整D2D對的發射功率限制干擾。與傳統解決方案相比，本發明提出的方案復雜度低，可以有效解決大規模D2D通信中資源分配和干擾控制問題，降低功耗，進一步提高系統性能。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，特別涉及一種毫米波蜂窩網絡中D2D通信的資源分 配和功率控制結合的方法。

背景技術

終端直通(Device-to-Device，D2D)是指終端之間直接進行通信。通信網絡中，D2D終端間可以直接進行數據傳輸無需基站或中繼設備轉發。D2D通信降低通信核心網絡的 數據壓力，大幅提升頻譜利用率和吞吐量，為大規模網絡的零延遲通信、移動終端的 海量接入及大數據傳輸開辟了新的途徑。D2D網絡主要有三種通信模式即蜂窩模式、專 用模式、復用模式。專用模式和復用模式是在基站控制下，D2D終端間直接通信。專用 模式下，基站專門預留部分空閑的資源用于D2D通信，D2D用戶和蜂窩用戶在不重疊的 正交頻譜上進行通信，兩者之間不會存在干擾，也被稱為正交模式。復用模式下，D2D 用戶在基站控制下復用蜂窩用戶的資源進行通信。作為近距離通信技術，D2D通信具有 低功率、低延時、高速率的優勢，節約鏈路資源，通過資源復用能夠有效提升系統的 吞吐量和性能。但D2D用戶與蜂窩用戶同時存在的情況下，會帶來相互之間的干擾。 目前有很多資源管理方案用于協調用戶間干擾，但多集中在一對一資源復用以及小規 蜂窩網絡中。

毫米波通信可用頻譜帶寬大，傳輸速率快，但是穿透能力弱，易受遮擋物阻擋。 毫米波技術和D2D通信技術作為5G關鍵技術，如何有效結合相關技術的優勢，進一步 提升通信網絡的性能以滿足5G的需求是一個亟需解決的問題。

發明內容

本發明針對毫米波大規模D2D通信網絡，在用戶密集網絡中允許多對D2D用戶復用同一資源塊，在滿足系統干擾條件的情況下，通過空集增益和多用戶增益以及有效 的干擾協調策略來提高系統的總吞吐量，并通過動態功率控制限制干擾，節約能耗。 為實現上述目的，本發明提出了一種毫米波D2D通信資源分配和功率控制方法，包括 以下步驟：

步驟1：建立毫米波環境模型及鏈路路徑損耗模型PL＝PL_LOS+PL_NLOS，并為蜂窩 用戶分配資源塊

步驟2：計算每對D2D用戶復用蜂窩用戶時該蜂窩用戶的SINR，若滿足則將對應的蜂窩用戶放入該UT的可選集T_s中；

步驟3：針對D2D用戶DT_k的UT可選集T_s，計算argmax{R_d+R_s}，得到系統吞吐 量最大時UT_m值，并將DT_k添加到對應復用候選集Ω_m中從集合M'中移除該DT_i,重復 步驟2-3，當未處理DT_i集M'為空集時，進行步驟4；

步驟4：對于集合U中具有最大Ω_s的UT_s開始計算，計算Ω_s中每對D2D用戶的SINR，如果則將該DT從Ω_s中移除，并加入到未分配DT集M'；

步驟5：計算Ω_s中每個DT在基站BS處的干擾，以及總干擾InterfB_s，如果將Ω_s中造成最大干擾的DT移除,并將被移除DT加入未分配DT集 M'；