[發明專利]新型蜂窩下行通信能效優化方法

有效

• 申請號: 201710774832.2
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107509162B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 桂勁松;鄧健;周凱;鄧曉衡
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04W4/70
• 分類號: H04W4/70;H04W24/02;H04W40/22;H04W52/14;H04W72/04
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;米中業

本發明公開了一種新型蜂窩下行通信能效優化方法，包括基站分配中繼信道；基站輔助鏈路接收端節點調節發射端功率；確定數據接收模式。本發明方法能夠將基站運行的集中式方式改進為基站輔助的分布式方式，有效減輕了基站負擔，降低對用戶設備配置的要求，避免發生一跳通信范圍內的同頻干擾，優化鏈路能效，降低尋找合適中繼與構建傳輸路徑的開銷，保證了所建立的傳輸路徑具有更好的持續服務能力，并且改善了通信質量。

技術領域

本發明具體涉及一種新型蜂窩下行通信能效優化方法。

背景技術

隨著新媒體、增強現實、虛擬現實、移動云等移動互聯網業務的普及，萬物互聯的內在需求與物聯網市場的高速發展，下一代移動通信網必須要注重能量效率和頻譜效率的提升。D2D通信模式被廣泛認同為提升蜂窩網絡能量與頻譜效率的一種可行技術，其主要作用表現如下：1)地理位置上鄰近的通信對之間能夠通過D2D模式直接傳輸數據，減輕了基站的鄰近區域數據中轉量，從而提升了為遠距離通信對提供流量中繼服務的能力；2)遠離基站的蜂窩邊緣節點或非視距范圍內節點可以通過D2D中繼節點改善與基站通信的鏈路質量，從而提升蜂窩上下行吞吐量。本發明內容屬于后者范疇，且僅考慮單一蜂窩內一定資源約束下的下行通信能效優化問題。

D2D通信可分為帶外D2D和帶內D2D。帶外D2D通信模式使用非授權的免費頻譜，如WiFi或藍牙技術等所采用的頻段。因此，存在如下問題：1)非授權的免費頻譜不受蜂窩基站控制，可能會導致很差的服務質量，2)至少具有兩類無線接口(例如，LTE和WiFi)的設備才可以使用帶外D2D通信，并涉及不同類型無線接口之間的電源管理、不同無線通信協議數據包的解碼和編碼、更復雜的D2D用戶之間的發現和連接設置等問題，因此，對用戶設備配置要求較高。帶內D2D通信使用蜂窩運營商的授權頻譜，又可以分為專用模式(dedicatedmode，在一些文獻中也被稱為overlay mode或者orthogonal mode)和共享模式(sharedmode，在一些文獻中也被稱為underlay mode或者non-orthogonal mode)。前者將授權頻譜劃分為兩部分，一部分專供D2D用戶使用，一部分給蜂窩用戶使用，從而避免了相互干擾。后者允許D2D通信與蜂窩通信共享頻譜資源，因此，存在同頻干擾問題，需要有效的方法來控制干擾的影響。本專利采用的是共享模式。

當給定了一個蜂窩內的信道資源總量，并限定了基站的最大發射功率，能夠為隨機發生的大量用戶請求提供的下行吞吐量的上限在哪里？通常這個問題屬于NP難范疇，存在不同的近似求解方法，有文獻提出的一種窮盡搜索的貪婪算法，其主要思路是由蜂窩基站為蜂窩內獲得蜂窩信道的每個下行流量的接收節點確定是直接從基站接收？還是選擇一個D2D中繼節點幫它從基站轉發？盡管該類方法實現簡單，但存在的一些問題有待解決：1)由基站運行全網窮盡搜索的貪婪算法，導致基站負擔過重；2)采用帶外D2D通信對用戶設備配置具有更高要求；3)規定每個下行數據接收節點至多選擇一個D2D中繼節點可能無法滿足遠離基站的蜂窩邊緣節點或非視距范圍內節點的下行吞吐量需求；4)未對發射節點的功率進行調節，蜂窩通信能效仍有提升空間；5)未約束D2D中繼節點的能量儲備水平，難以保障所建立的傳輸路徑的持續服務能力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠將實際執行的計算與通信開銷在基站和數據的接收端節點之間進行合理分擔，從而實現高效經濟通信目標的新型蜂窩下行通行能效優化方法。

本發明提供的這種新型蜂窩下行通行能效優化方法，包括如下步驟：

基站分配中繼信道的步驟：具體包括蜂窩中繼節點信道分配的步驟和D2D中繼鏈路信道分配的步驟；

基站輔助鏈路接收端節點調節發射端功率的步驟：具體包括調節基站對接收節點的發射功率的步驟、調節基站對D2D中繼節點的發射功率的步驟、調節D2D中繼鏈路發射端的功率的步驟和基站輔助UE進行功率調節的步驟，所述的UE為用戶設備；

確定數據接收模式的步驟：具體包括接收節點確定數據接收模式的步驟和D2D中繼節點確定數據接收模式的步驟。