[發明專利]一種確定D2D網絡模型的方法及評估D2D網絡模型性能的方法

在審

• 申請號: 201710946631.6
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107612745A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 馬忠貴;王琳琳;宋佳倩
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04W4/70;H04W16/18;H04W24/06
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明涉及異構網絡部署領域，特別是指一種確定D2D網絡模型的方法及評估D2D網絡模型性能的方法。

背景技術

設備到設備(Device-to-Device，D2D)通信作為4G和未來5G網絡的重要組成部分，不僅能夠降低終端的發射功率，增加蜂窩系統的區域頻譜效率，還可以通過帶內通信解決無線通信網絡中頻譜資源匱乏，卸載蜂窩網絡的流量，在未來通信網絡中極具發展前景。

對于D2D網絡的建模是將D2D發射機的位置建模為空間齊次泊松點過程，固定D2D接收機和與之相對應的發射機之間的距離。固定D2D通信鏈路之間的距離這是一種嚴格的條件限制，并不符合實際通信場景。同時，在現實生活中由于人群的聚集效應以及MAC協議的控制作用會發生聚簇的現象，因此不能夠使用常規的齊次泊松點過程進行模擬設備的分布情況。針對上述問題，可以使用托馬斯簇過程對D2D聚簇網絡中的發射機和接收機同時進行建模，并在此模型的基礎之上研究以設備為中心的內容存儲策略，但是沒有考慮D2D用戶與蜂窩用戶之間的干擾問題，導致網絡的頻譜利用率低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種確定D2D網絡模型的方法及評估D2D網絡模型性能的方法，以解決現有技術所存在的網絡的頻譜利用率低的問題。

為解決上述技術問題，本發明實施例提供一種確定D2D網絡模型的方法，包括：

基于蜂窩用戶與D2D用戶共存的異構網絡，將蜂窩網絡建模為泊松點過程；

在宏基站周圍設立隔離圈，使處在隔離圈內的D2D用戶不能復用蜂窩用戶的資源，并使用泊松孔過程與托馬斯簇過程相結合的方式對聚集成簇的D2D網絡進行建模，得到基于泊松孔簇過程的D2D網絡模型。

進一步地，D2D用戶簇中心服從泊松孔過程；

在托馬斯簇過程中，每個D2D用戶圍繞D2D用戶簇中心服從獨立對稱正態分布。

進一步地，以每個宏基站為中心設置一個半徑為預設值的隔離圈，并令蜂窩用戶位于隔離圈內，只有隔離圈內的蜂窩用戶才能被宏基站選擇用來給D2D用戶提供復用的資源；

對于聚簇的D2D用戶，若D2D用戶簇中心位于隔離圈內，則該簇中所有的D2D用戶將不能被激活；

對于聚簇的D2D用戶，若D2D用戶簇中心位于隔離圈外，則該簇中所有的D2D用戶將處于激活狀態；

其中，網絡中激活的D2D用戶的位置分布服從泊松孔簇過程。

本發明實施例還提供一種評估D2D網絡模型性能的方法，包括：

根據得到的D2D網絡模型，基于泊松孔簇過程進行分析推導，得到D2D網絡中D2D用戶的信干比模型與蜂窩用戶的信干比模型；

對D2D網絡中D2D用戶的信干比模型與蜂窩用戶的信干比模型進行分析，得到干擾分布模型；

確定D2D網絡中D2D用戶的覆蓋概率模型與蜂窩用戶的覆蓋概率模型；

根據得到的干擾分布模型及確定的D2D網絡中D2D用戶的覆蓋概率模型與蜂窩用戶的覆蓋概率模型，確定D2D網絡中D2D用戶的覆蓋概率及蜂窩用戶的覆蓋概率。

進一步地，所述D2D網絡中D2D用戶的信干比模型的表達式為：

其中，γ_D表示D2D用戶的信干比，P_D表示D2D用戶的發射功率，h_D表示D2D用戶發送功率的瑞利衰落系數，α表示路徑衰落指數，a₀表示典型D2D發射機相對于簇中心x₀的位置，表示D2D用戶受到的簇內干擾，表示D2D用戶受到的簇間干擾，I_B,D表示D2D用戶受到的網絡中所有宏基站的干擾，||·||代表歐氏范數；

所述D2D網絡中蜂窩用戶的信干比模型的表達式為：

其中，γ_C表示蜂窩用戶的信干比，P_B表示宏基站的發射功率，h_B表示蜂窩用戶發送功率的瑞利衰落系數，||z₀||表示蜂窩用戶到服務宏基站的距離，I_B,C表示蜂窩用戶受到的網絡中除服務宏基站以外其他宏基站對其的干擾，I_D,C表示網絡中所有激活的D2D發射機對蜂窩用戶的干擾。