[發(fā)明專利]一種D2D-U通信的混合接入方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210036374.3
• 申請(qǐng)日: 2022-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN114390588A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裴二榮;徐成義;宋珈銳;陶凱;黃一格
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W28/02
• 分類號(hào): H04W28/02;H04W48/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種D2D?U通信的混合接入方法，屬于D2D?U通信領(lǐng)域。本發(fā)明包括以下步驟：S1:建立需要優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)；S2:對(duì)DUTY?ON的D2D?U用戶進(jìn)行最優(yōu)功率分配；S3:對(duì)D2D?U用戶的吞吐量進(jìn)行排序，獲得待接入到DUTY?OFF的D2D?U用戶集合，以及可行解；S4:計(jì)算最優(yōu)的接入到DUTY?OFF的D2D?U用戶數(shù)量；S5:對(duì)DUTY?ON的用戶進(jìn)行功率再分配，根據(jù)設(shè)計(jì)的獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)公式計(jì)算占空比和吞吐量。本發(fā)明首先對(duì)DUTY?ON的D2D?U用戶進(jìn)行最優(yōu)的功率分配，找到低于DUTY?OFF的用戶吞吐量的D2D?U用戶集合，將部分D2D?U用戶接入到DUTY?OFF，為了實(shí)現(xiàn)吞吐量和公平性最大化，構(gòu)造了一個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)，找到最大化獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)的接入數(shù)量以及占空比，實(shí)現(xiàn)更好的吞吐量同時(shí)更大化吞吐量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于D2D通信領(lǐng)域，涉及一種D2D-U通信的混合接入方法。

背景技術(shù)

隨著智能終端的快速普及，預(yù)計(jì)到今年連接設(shè)備包括智能手機(jī)、平板、車聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等數(shù)量將達(dá)到500億，數(shù)據(jù)流量會(huì)增加1000倍，這使得無線通信技術(shù)演進(jìn)的需求更加迫切。為了緩解日益增加的數(shù)據(jù)流量問題以及提高頻譜利用率，3GPP(3rdGeneration Partnership Project)組織提出了設(shè)備到設(shè)備(Device to Device,D2D)通信。D2D可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)鄰近終端設(shè)備的直接通信，其中數(shù)據(jù)傳輸無需基站的參與。D2D可以復(fù)用蜂窩用戶的頻譜，具有復(fù)用效益，從而提升系統(tǒng)容量；其次，D2D是鄰近通信，通信距離短，能夠有效地提高用戶的通信質(zhì)量。再者，相比于傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的上下行傳輸，D2D通信從發(fā)射端傳輸?shù)浇邮斩耍瑑H僅需要一次傳輸，不需要經(jīng)過基站進(jìn)行中轉(zhuǎn)，傳輸時(shí)延低。

在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中引入D2D通信能夠帶來諸多好處，但同時(shí)帶來的嚴(yán)重干擾問題也需要考慮。在蜂窩系統(tǒng)中，為了降低同小區(qū)內(nèi)干擾，可以給D2D用戶分配正交的信道資源。但是當(dāng)D2D用戶跟蜂窩用戶在同一信道傳輸時(shí)，D2D用戶會(huì)給蜂窩系統(tǒng)帶來干擾。D2D通信不僅會(huì)帶來小區(qū)內(nèi)干擾，還有可能引起小區(qū)間干擾。當(dāng)D2D用戶位于小區(qū)邊緣時(shí)，會(huì)干擾相鄰小區(qū)的蜂窩用戶，從而引起小區(qū)間干擾。因此對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的D2D用戶進(jìn)行合適的資源分配和干擾管理，有助于解決D2D通信所帶來的干擾問題。隨著授權(quán)頻段資源逐漸匱乏，各大運(yùn)營(yíng)商開始考慮將D2D部署在免授權(quán)頻段(D2D in the unlicensed band,D2D-U)。免授權(quán)頻段包括2.4GHz ISM(Industrial,Scientific and Medical)頻段，5Hz U-NII(UnlicensedNational Information Infrastructure)頻段以及60GHz的毫米波頻段等。2.4GHz主要被WiFi、藍(lán)牙和Zigbee等無線設(shè)備占據(jù)，因此十分擁擠。而在60GHz的毫米波頻段，由于頻率相對(duì)較高，導(dǎo)致的自由空間的路徑損耗大。因此主要考慮將D2D通信部署在5GHz頻段。D2D通信作為一種短距離通信，發(fā)射功率較小，因此非常適合部署在5GHz免授權(quán)頻段。5GHz頻段主要部署了WiFi系統(tǒng)，在該頻段引入其他技術(shù)需要考慮與WiFi系統(tǒng)共存的問題。例如，3GPP標(biāo)準(zhǔn)化組織在LTE Release 13中提出將LTE部署在免授權(quán)頻段(LTE in the unlicensed band,LTE-U)，輔助授權(quán)頻段傳輸。由于蜂窩系統(tǒng)是基于調(diào)度的物理層信道接入方式，而WiFi系統(tǒng)是基于競(jìng)爭(zhēng)的信道接入方式。因此將蜂窩系統(tǒng)部署在免授權(quán)頻段，需要考慮其接入方式。目前D2D-U部署在免授權(quán)頻段主要采用固定占空比(Duty-Cycle，DC)的方式與WiFi系統(tǒng)共存，造成免授權(quán)頻段上D2D-U系統(tǒng)與WiFi系統(tǒng)之間的公平性很差。因此需要一種資源分配算法，動(dòng)態(tài)分配通信資源以實(shí)現(xiàn)D2D-U系統(tǒng)和WiFi系統(tǒng)的公平共存。當(dāng)D2D-U用戶密集的部署在DUTY-ON，會(huì)嚴(yán)重干擾LTE-U用戶，因此需要一種功率分配算法，保證LTE-U用戶的通信質(zhì)量。同時(shí)考慮將系統(tǒng)中吞吐量較小的D2D-U用戶選擇讓其接入到DUTY-OFF，降低DUTY-ON階段用戶的干擾，以實(shí)現(xiàn)更好的系統(tǒng)吞吐量的同時(shí)保證更好的公平性。因此設(shè)計(jì)一種D2D-U通信的混合接入方法，具有現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容