[發(fā)明專利]毫米波網(wǎng)絡(luò)中中繼無序探測次數(shù)的優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010559058.5
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111770550B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉寬;高譽菡;魏寧;岳光榮;張忠培
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04W40/12
• 分類號: H04W40/12;H04W40/22;H04B17/336;H04B17/391
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發(fā)明屬于毫米波通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含D2D中繼輔助的毫米波兩跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)的中繼無序探測次數(shù)的優(yōu)化方法。本發(fā)明的技術(shù)方案，是在現(xiàn)有的基于將基站與用戶建模為泊松點過程的思路的基礎(chǔ)上，將鏈路容量的期望表示為無序探測次數(shù)的函數(shù)，并且利用該函數(shù)的凸性，用簡單的條件判決來尋找無序探測次數(shù)的全局最優(yōu)值，且具有較高的準確性和實用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于毫米波通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含D2D中繼輔助的毫米波兩跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)的中繼無序探測次數(shù)的優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

含D2D中繼輔助的毫米波兩跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸如圖1所示。圖中為毫米波D2D中繼輔助網(wǎng)絡(luò)中一個蜂窩小區(qū)內(nèi)，一個基站、多個中繼和多個用戶的傳輸情況。毫米波頻段有傳輸損耗嚴重和信號穿透能力弱這兩個問題，在毫米波無線網(wǎng)絡(luò)中，中繼技術(shù)不僅可以有效的增加傳輸距離，而且可以通過多跳傳輸繞開障礙物的遮擋，是解決上述問題的重要手段。終端直通D2D技術(shù)的發(fā)展，也為毫米波網(wǎng)絡(luò)提供了更多潛在的中繼和傳輸路徑。怎樣在毫米波背景下部署和建模網(wǎng)絡(luò)，考慮基站緩存，選擇最佳站點密度、有限存儲容量等是一個重要的課題，毫米波網(wǎng)絡(luò)的建模、性能分析也顯得尤其重要。

近年來，一種隨機幾何的分析方法出現(xiàn)，通過將基站、用戶和阻塞均建模成相互獨立的服從泊松分布的點過程，也就是均服從PPP分布，由此，對復(fù)雜的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的性能研究變得可行。同時，許多不同的中繼技術(shù)被陸續(xù)提出和研究，其中包括了模擬中繼，放大前傳，壓縮前傳，解碼前傳，解調(diào)前傳等。為了更高效的利用中繼傳輸信息，必須發(fā)現(xiàn)潛在的中繼節(jié)點并且估計鏈路的信道質(zhì)量，然后在某種準則下，選擇最好的中繼節(jié)點進行傳輸。所以，毫米波中繼傳輸實際上需要解決的問題有兩個：中繼探測問題和中繼選擇問題。

毫米波無線網(wǎng)絡(luò)中繼探測就是，探測一個特定的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點周圍相近且處于傳輸范圍內(nèi)的所有的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點也稱為鄰居節(jié)點，它們均有成為中繼的可能。發(fā)現(xiàn)這些鄰居節(jié)點是建立中繼鏈路的前提。毫米波無線網(wǎng)絡(luò)的中繼探測物理過程包含三個部分，包括中繼發(fā)現(xiàn)、波束對準和信道測量，三個步驟完成的同時，且滿足測量到的D2D兩跳鏈路中各跳鏈路的信干噪比高于某限定門限值時，那么探測成功，否則探測失敗。

中繼探測部分完成后，就是進行中繼選擇，從系統(tǒng)中的多個中繼中選擇最符合傳輸?shù)闹欣^。不考慮系統(tǒng)開銷的情況下，選擇多個中繼能夠提供更高的分集增益，但實際上，這樣的選擇方式往往會需要更多的信令開銷，因此不一定是最好的方案。目前，中繼選擇和其它問題聯(lián)合研究也取得了一些進展，包括功率控制問題，信道分配問題，多天線技術(shù)，也有關(guān)于如何利用D2D毫米波中繼選擇算法來提升系統(tǒng)的吞吐量性能的研究。但是，目前還沒有將中繼探測產(chǎn)生的開銷和中繼選擇結(jié)合起來，探究毫米波中繼網(wǎng)絡(luò)的容量的相關(guān)研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，針對上述問題，提出一種在無序探測的情況下根據(jù)探測點數(shù)計算蜂窩鏈路和D2D鏈路容量期望的表達式，并且根據(jù)表達式尋找最優(yōu)探測點數(shù)的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種含D2D中繼輔助的毫米波兩跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，據(jù)探測點數(shù)計算蜂窩鏈路或者D2D鏈路容量期望的表達式，并且根據(jù)表達式尋找最優(yōu)探測點數(shù)的方法，所述毫米波通信系統(tǒng)包括基站、中繼用戶和目的用戶，其中中繼用戶用于信號發(fā)送與接收，基站發(fā)送信號，目的用戶接收信號；具體包括以下步驟：

S1、將蜂窩鏈路可選的無序探測次數(shù)排序，從中選出最小的值n，其中無序探測表示由多個發(fā)射端廣播，接收端探測并選擇其中一個發(fā)射端進行通信的時候，不對發(fā)射端與接收端的距離由近到遠排序，而是隨機挑選的過程，根據(jù)接收端硬件與算法的區(qū)別，探測的次數(shù)可能不為連續(xù)的整數(shù)，因而將接收端允許的無序探測次數(shù)稱為可選的無序探測次數(shù)。

S2、獲得無序探測毫米波蜂窩鏈路容量的期望：