蜂窝通信网中低时延D2D用户模式选择方法技术

本发明专利技术涉及一种蜂窝通信网中低时延D2D用户模式选择方法，该方法具体为：1)获取网络中各用户的信道状态信息、队列状态信息和地理位置信息，计算各用户的最大加权函数；2)选取最大加权函数最大的m个用户；3)分别计算所述m个用户中D2D用户采用专用模式、复用模式和蜂窝模式所需的时延，为每个D2D用户选择时延最小的通信模式；4)以所述通信模式对所述m个用户进行调度。与现有技术相比，本发明专利技术具有时延低、可靠性高等优点。

【技术实现步骤摘要】
蜂窝通信网中低时延D2D用户模式选择方法
本专利技术涉及蜂窝网通信技术和D2D通信技术，尤其是涉及一种蜂窝通信网中低时延D2D用户模式选择方法。
技术介绍
近年来，社会进入高效的信息化时代，无线通信应用需求呈现爆发式增长，通信系统在频谱资源、通信时延和通信可靠性等各个方面都遇到了巨大的挑战。尽管现有的4G通信技术的物理层和MAC层性能十分高效，仍不能很好地满足移动用户爆发式增长的应用需求，也不能满足用户对通信速率、时延、可靠性等方面的要求。因此，现有技术提出在传统蜂窝通信网中引入直接通信技术来改善传统蜂窝系统的通信时延性能和可靠性。D2D通信技术是一种利用授权频谱的直接通信技术，相较于利用非授权频谱的WLAN、WiFi、蓝牙等技术，D2D通信更具安全性和可控性。D2D通信技术使得终端用户之间可以直接进行通信，不再需要基站转发消息。因此，在传统蜂窝通信网中引入D2D通信技术可以有效地提高频谱效率和系统容量，减小基站侧的负载，还可以有效地减小时延、降低系统能耗。由于第五代移动通信对于时延和可靠性的要求，更为严苛，所以，应对现D2D通信进行优化改进。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种时延低、可靠性高的蜂窝通信网中低时延D2D用户模式选择方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种蜂窝通信网中低时延D2D用户模式选择方法，该方法具体为：1)获取网络中各用户的用户信息，计算各用户的最大加权函数；2)选取最大加权函数最大的m个用户；3)分别计算所述m个用户中D2D用户采用专用模式、复用模式和蜂窝模式所需的时延，为每个D2D用户选择时延最小的通信模式；4)以所述通信模式对所述m个用户进行调度。所述用户信息包括信道状态信息、队列状态信息和地理位置信息。所述最大加权函数的计算如下：在第n个时隙，获取用户的信道状态信息和地理位置信息，估算用户对(i,j)的链路速率rij(n)；获取用户的队列状态信息，用户对(i,j)的队列长度Qij(n)；以队列长度为权重，计算最大加权函数MAXij(n)：MAXij(n)＝Qij(n)·rij(n)。所述D2D用户采用专用模式、复用模式和蜂窝模式所需的时延d_dedij(n)、d_reij(n)和d_cellij(n)，计算公式如下：式中，n为时隙数，Qij(n)为用户对(i,j)的队列长度，rij(n)为用户对(i,j)的链路速率，下标0代表基站，下标k代表D2D用户复用第k个蜂窝用户的蜂窝资源。该方法还包括：对采用复用模式的、SINR小于阈值的D2D用户进行干扰消除。所述干扰消除具体为：在第n+1个时隙，在蜂窝网下行链路即基站转发消息的时候，让D2D用户接收端再次接收在上行链路对其产生干扰的干扰信号，和其在上行链路接收到的信号进行对比，消除该干扰信号，解码出有用信号。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术通过综合考虑信道状态信息(ChannelStateInformation，CSI)和队列状态信息(QueueStateInformation，QSI)，计算最大加权函数值，并选择最大加权函数值最大的m个用户进行调度，从而防止队列较长的用户因为信道质量较差得不到通信，减小丢包率。2、本专利技术提出了以时延作为模式选择的标准，通过选择时延较小的模式进行通信来保证通信的时延性能。3、本专利技术通过对采用复用模式但通信质量较差的D2D用户进行干扰消除，提高了通信可靠性。附图说明图1为本专利技术的应用场景示意图；图2为本专利技术的流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。本专利技术提供一种蜂窝通信网中低时延D2D用户模式选择方法，应用场景如图1所示，该方法基于QSI和CSI，通过比较最大权重函数值，挑选用户进行调度；提出了以时延作为模式选择的标准，通过选择时延较小的模式进行通信来保证通信的时延性能；另外，针对复用模式的通信可靠性较差，提出了一种干扰消除策略，消除该干扰信号，从而保证通信可靠性。如图2所示，上述方法具体包括以下步骤：步骤1：基站在第n个时隙，获取用户的CSI和地理位置信息，通过香农公式估算用户对(i,j)的链路速率rij(n)。基站获取用户的QSI，得到用户对(i,j)的队列长度Qij(n)。最大加权函数的权重为队列长度Qij(n)，计算最大加权函数如下：MAXij(n)＝Qij(n)·rij(n)步骤2：选择MAXij(n)值最大的m个用户。步骤3：分别计算D2D用户采用专用模式、复用模式和蜂窝模式所需的时延d_dedij(n)、d_reij(n)和d_cellij(n)，计算方法如下：式中，0代表基站，k代表D2D用户复用第k个蜂窝用户的蜂窝资源。比较三种模式所需时延，为D2D用户选择时延最小的通信模式。步骤4：基站调度步骤2中选择的D2D用户和蜂窝用户以及步骤3中D2D用户复用其蜂窝资源的蜂窝用户。步骤5：对采用复用模式的D2D用户的SINR进行判断，若其SINR小于阈值θth，则跳转至步骤6，否则，流程结束。步骤6：在第n+1个时隙，对SINR小于阈值θth的D2D用户进行干扰消除，在蜂窝网下行链路即基站转发消息的时候，让D2D接收端再次接收在上行链路对其产生干扰的干扰信号，和其在上行链路接收到的信号进行对比，消除该干扰信号，解码出有用信号。以上详细描述了本专利技术的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本专利技术的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本
中技术人员依本专利技术的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蜂窝通信网中低时延D2D用户模式选择方法，其特征在于，该方法具体为：1)获取网络中各用户的用户信息，计算各用户的最大加权函数；2)选取最大加权函数最大的m个用户；3)分别计算所述m个用户中D2D用户采用专用模式、复用模式和蜂窝模式所需的时延，为每个D2D用户选择时延最小的通信模式；4)以所述通信模式对所述m个用户进行调度。

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝通信网中低时延D2D用户模式选择方法，其特征在于，该方法具体为：1)获取网络中各用户的用户信息，计算各用户的最大加权函数；2)选取最大加权函数最大的m个用户；3)分别计算所述m个用户中D2D用户采用专用模式、复用模式和蜂窝模式所需的时延，为每个D2D用户选择时延最小的通信模式；4)以所述通信模式对所述m个用户进行调度。2.根据权利要求1所述的蜂窝通信网中低时延D2D用户模式选择方法，其特征在于，所述用户信息包括信道状态信息、队列状态信息和地理位置信息。3.根据权利要求2所述的蜂窝通信网中低时延D2D用户模式选择方法，其特征在于，所述最大加权函数的计算如下：在第n个时隙，获取用户的信道状态信息和地理位置信息，估算用户对(i,j)的链路速率rij(n)；获取用户的队列状态信息，用户对(i,j)的队列长度Qij(n)；以队列长度为权重，计算最大加权函数MAXij(n)：MAXij(n)＝Qij(n)·rij(n)。4.根据权利要求1所述的蜂窝通信网中低时延D2D用户模式选择方法，其特征在于，所述D2D用户采用专用模式、复用模式和蜂窝模式所需的时延d_dedij(n)、d_rei...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭爱煌，刘艳君，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31