一种无线蜂窝网络中的D2D通信资源分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种无线蜂窝网络中的D2D通信资源分配方法。在本发明专利技术中，LTE系统预留一部分资源，用来给D2D通信使用。针对D2D通信的资源分配，不同的D2D通信链路之间，可以使用相同的资源，借此提高频谱效率，进而提高小区的吞吐量。同时，本发明专利技术提供的模式切换判决方法能够在适当的情况下对UE进行模式切换，确保正常的通信，并尽可能的提高频谱效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种无线蜂窝网络中的D2D通信资源分配方法的设计。
技术介绍
随着LTE(LongTermEvolution，长期演进)标准的出现，智能手机的普及速度逐渐加快，全球LTE用户数量逐年增长。这些设备为用户提供了桌面化的体验，而在几年之前这些都是难以想象的。随着LTE技术的普及，许多新型服务，如基于地理位置的服务，也随之而来。另一方面，随着物联网概念的兴起，D2D(Device-to-Device)等直连通信需求也逐渐被提出来。LTE是由3GPP(The3rdGenerationPartnershipProject，第三代合作伙伴计划)组织制定的UMTS(UniversalMobileTelecommunicationsSystem，通用移动通信系统)技术标准的长期演进。LTE作为3G/WCDMA(WidebandCodeDivisionMultipleAccess,宽带码分多址)和HSPA(High-SpeedPacketAccess，高速分组接入)之后的新一代通信技术，能够提供更高的传输速率和更低的时延。这种新的无线接入技术，能够提供高达100Mbps的下行速率和50Mbps的上行速率。LTE能够提供1.4MHz到20MHz范围内的可变带宽，同时支持TDD(TimeDivisionDuplexing，时分双工)和FDD(FrequencyDivisionDuplexing，频分双工)两种双工>方式。LTE支持多种带宽分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等。为了减少信令的开销，LTE通信资源被划分为多个RB(resourceblock，资源块)。每个RB在频域上包含12个带宽为15kHz的子载波，在时域上占一个时隙(0.5ms)的长度。在进行资源分配时，是以RB为基本单位来进行分配的。具体的资源分配策略依赖于基站采用的调度算法。由于资源的限制，小区所能承载的用户量也会受到限制。当小区内部需要发送数据的用户量较大时，会有一部分用户在下一个TTI(TransmissionTimeInterval，传输时间间隔)内，无法获取传输数据所需的资源，因而无法发送数据。3GPPLTE技术已被证明在小区的频谱效率以及吞吐量方面拥有很高的性能。随着对无线移动数据传输需求的不断增加，电信行业已经为应对这些请求提出了许多新的技术标准，如，采用更好的多址方式来增加频谱效率等。同时，也采用了一些异构技术，如在大蜂窝中部署小蜂窝等。然而这些异构方法都有着其固有的缺陷，会导致移动事件的大幅增加，复杂的干扰问题，以及建设和维护大量基础设施所带来的花费等一系列问题。针对目前的状况，一种新的拓扑结构被提了出来，在这种拓扑结构中，允许UE之间进行直接通信，而且该D2D通信与现有的蜂窝通信可以共存，互不干扰。无论是在频谱效率还是用户体验方面都能带来很大的提升。D2D通信技术既可以作为中继技术来使用，也可以通过本地的直连通信来减轻基站的负载。除此之外，在某些特定的领域，如公共安全领域，对于通信有着严苛的要求：可靠性，安全性，低延迟，以及在无网络覆盖条件下的通信保障等。直连通信恰恰能够满足这些需求，而这也正是当前LTE系统所缺少的功能。在LTE蜂窝网中加入D2D通信技术，属于异构网络的一种。所谓异构是指两个或以上的无线通信系统采用了不同的接入技术，或者是采用相同的无线接入技术但属于不同的无线运营商。利用现有的多种无线通信系统，通过系统间融合的方式，使多系统之间取长补短是满足未来移动通信业务需求的一种有效手段，能够综合发挥各自的优势。为了使本专利技术及其
技术介绍
更易于理解，在对本专利技术的
技术介绍
进行描述时，首先做出如下定义：(1)eNB(EvolvedNodeB)：LTE系统中基站的名字。基站是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。(2)D2D(DevicetoDevice)通信：即设备之间的直连通信。在该通信方式下，设备间直接进行数据传输，而不需要通过eNB来转发。(3)UE(userequipment)：表示LTE中的移动终端。包含手机，智能终端，多媒体设备，流媒体设备等。(4)DP(D2DcommunicationPair)：表示一对采用D2D通信模式进行通信的UE。(5)D2D用户：采用D2D通信模式进行通信的UE。(6)模式切换：通信模式在蜂窝模式与D2D模式间的切换。(7)吞吐量：系统内单位时间内成功地传送数据的数量，是系统性能的衡量标准之一。(8)频谱效率：最大吞吐量除以数据链路的带宽，是系统性能的衡量标准之一。(9)CQI(ChannelQualityIndicator)：信道质量指示，用来衡量通信链路的质量D2D通信是一种近距离的通信服务，这里的近距离不仅仅只是考虑物理距离上的远近，还要考虑链路的信道质量、SINR(SignaltoInterferenceplusNoiseRatio，信号与干扰加噪声比)、吞吐量、时延以及负载等因素。D2D连接的建立对用户来说是透明的，不需要像蓝牙一样需要手工配对。目前，LTE系统中的D2D通信模式主要有两种架构：(1)以网络为中心的：由网络负责资源分配，为覆盖范围内的UE提供控制信息。(2)以UE为中心的：可以不需要中心网络的辅助，主要用于无网络状态下的通信。本专利技术主要针对以网络为中心的架构。目前，D2D通信的资源分配方法多是考虑D2D链路复用普通UE的上行链路资源。如在文献“LocationDependentResourceAllocationforMobileDevice-to-DeviceCommunication”中提出的方法中，将小区分为多个不相交的区域，以区域为基础进行资源分配，保证在同一个区域内，D2D用户和普通UE不会使用相同的资源，进而保证D2D通信和蜂窝通信间的干扰可控。然而，D2D通信作为现有LTE系统的补充，不应该对现有的蜂窝通信造成损害。其次，现有的D2D通信模式选择方法多是对UE初始接入时进行模式选择，并未考虑由于UE移动性导致的D2D模式切换需求。另外，现有的D2D资源分配方法大多没有考虑D2D链路之间的资源复用，由于在实际场景中，D2D通信双方的距离往往较近，不同的D2D通信链路之间如果距离较远，则能够通过采用空分复用的方式来使用相同的通信资源，这能够提高小区的频谱效率，进而提升整个小区的吞吐量。进行模式切换主要有下面几点原因：<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线蜂窝网络中的D2D通信资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、eNB通过分析经其转发的数据包，确定UETX和UERX都处于自己所覆盖的小区后，向UETX和UERX发送信道测量指示消息；S2、接收到eNB的信道测量指示消息后，UETX在规定的D2D发现信道上面向eNB指定的UERX发送参考信号；S3、接收到eNB的信道测量指示消息后，UERX监听D2D发现信道，当发现UETX发送给自己的参考信号时，计算当前的信道质量等级，并上报给eNB；S4、当eNB接收到UERX上报的信道质量后，运用模式切换判决方法，根据当前D2D链路信道质量以及蜂窝资源和D2D资源的使用情况，确定当前最佳的通信模式，并与当前所处的通信模式进行比较，如果相同，则不进行模式切换；如果不同，则启动模式切换；S5、判断是否采用D2D模式进行通信，若是则eNB使用D2D资源分配方法为新加入的D2D通信进行资源分配。

【技术特征摘要】
1.一种无线蜂窝网络中的D2D通信资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、eNB通过分析经其转发的数据包，确定UETX和UERX都处于自己所覆盖的小区后，
向UETX和UERX发送信道测量指示消息；
S2、接收到eNB的信道测量指示消息后，UETX在规定的D2D发现信道上面向eNB指
定的UERX发送参考信号；
S3、接收到eNB的信道测量指示消息后，UERX监听D2D发现信道，当发现UETX发
送给自己的参考信号时，计算当前的信道质量等级，并上报给eNB；
S4、当eNB接收到UERX上报的信道质量后，运用模式切换判决方法，根据当前D2D
链路信道质量以及蜂窝资源和D2D资源的使用情况，确定当前最佳的通信模式，并与当前
所处的通信模式进行比较，如果相同，则不进行模式切换；如果不同，则启动模式切换；
S5、判断是否采用D2D模式进行通信，若是则eNB使用D2D资源分配方法为新加入
的D2D通信进行资源分配。
2.根据权利要求1所述的无线蜂窝网络中的D2D通信资源分配方法，其特征在于，
所述步骤S4中的模式切换判决方法具体包括以下步骤：
A1、判断D2D链路的信道质量CQI是否大于0，若是则进入步骤A2，否则采用蜂窝
模式进行通信；
A2、判断D2D资源的使用率DRU是否超过阈值DRUthreshold，若是则进入步骤A3，否
则采用D2D模式进行通信；
A3、判断蜂窝模式下平均每个RB承载的用户数UPRcell是否超过阈值UPRcell—threshold，
若是则采用D2D模式进行通信，否则进入步骤A4；
A4、判断D2D链路的信道质量CQI是否超过阈值CQIthreshold，若是则进入步骤A5，否
则采用蜂窝模式进行通信；
A5、判断D2D模式下平均每个RB承载的用户数UPRD2D是否超过阈值UPRD2D—threshold，
若是则采用蜂窝模式进行通信，否则采用D2D模式进行通信。
3.根据权利要求1所述的无线蜂窝网络中的D2D通信资源分配方法，其特征在于，
所述步骤S5中的D2D通信资源分配方法具体包括以下步骤：
B1、针对所考虑的小区，以内部的DP为顶点，建立一个D...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷甦鹏，武润鹏，张彦，吴凡，张科，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51