分布式智能反射表面辅助D2D通信方法及系统技术方案

本申请公开了一种分布式智能反射表面辅助D2D通信方法及系统，其包括在小区内布设至少一个智能反射表面IRS，构建得到至少一个D2D对，每个D2D对包括两个小区用户；建立所述小区内所有D2D对中小区用户的上行链路数据传输速率模型；建立所述小区内所有D2D对的通信速率模型；基于所述上行链路数据传输模型及所述通信速率模型进行优化，使得优化后的D2D通信速率及所述小区用户的上行链路数据传输速率满足预置要求。本申请通过引入IRS，使D2D对通信过程中减少对小区用户通信的干扰，同时提高D2D对之间通信的传输速率。D2D对之间通信的传输速率。D2D对之间通信的传输速率。

【技术实现步骤摘要】
分布式智能反射表面辅助D2D通信方法及系统


[0001]本专利技术涉及无线通信领域，尤其是涉及分布式智能反射表面辅助D2D通信系统。

技术介绍

[0002]目前，在现有的通信系统中，设备之间的通信都是由无线通信运营商的基站进行控制，终端之间因为通信设备的能力和无线通信的信道资源都较为有限，导致终端之间无法直接进行语音或数据通信，而在下一代的通信技术中，终端直通通信D2D（Device
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To
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Device Communication）吸引了越来越多的商业兴趣，终端直通通信指终端设备之间借助无线局域网技术（WI
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FI）、蓝牙技术（Bluetooth）与第四代通信技术（LET
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D2D）等技术实现终端设备之间的直接通信技术。
[0003]D2D技术允许相邻用户不需要经过基站直接进行通信，从而减轻基站的负担并使得通信系统容纳更多用户，一般只有远离基站且服务质量低的用户会采用D2D通信的通信方式来进行通信，并且D2D通信需要复用蜂窝小区中与基站进行通信的小区用户的频谱资源，随着下一代无线通信系统对更高的数据传输速率的需求增加，因此能提高系统的频谱效率。
[0004]然而，由于复用D2D通信会对小区用户与基站造成干扰，干扰范围包括上行频段对基站的干扰、下行频段对D2D接收端的干扰与D2D发射端对蜂窝网络的干扰等，所以D2D技术需将且干扰必须控制在一定的范围内。

技术实现思路

[0005]为了改善对D2D技术使用过程中产生干扰并减少干扰产生的影响，本申请提供分布式智能反射表面辅助D2D通信系统。
[0006]本申请提供的分布式智能反射表面辅助D2D通信系统采用如下的技术方案：分布式智能反射表面辅助D2D通信系统，包括在小区内布设至少一个智能反射表面IRS，构建得到至少一个D2D对，每个D2D对包括两个小区用户；建立所述小区内所有D2D对中小区用户的上行链路数据传输速率模型；建立所述小区内所有D2D对的通信速率模型；基于所述上行链路数据传输模型及所述通信速率模型进行优化，使得优化后的D2D通信速率及所述小区用户的上行链路数据传输速率满足预置要求。
[0007]通过采用上述技术方案，在小区内布设至少一个智能反射表面IRS；IRS对无线信号传播环境进行重塑；构建得到至少一个D2D对，每个D2D对包括两个小区用户，两个用户终端组成一个D2D对，使两个小区用户之间可实现终端间的通信，建立对应小区内所有D2D对中小区用户的上行链路数据传输速率模型，建立小区内所有D2D对的通信速率模型，使能对小区用户的传输速率与D2D对的通信速率进行调整与优化，IRS的相移角矩阵经过优化后的IRS能实现无源波束赋形，使D2D发送端的信号经过IRS集中反射到D2D接收端，为小区用户提供更短的反射路径，提升D2D对之间的通信速率，同时能减小D2D通信过程中对小区用户
的干扰。
[0008]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.在小区内布设至少一个智能反射表面IRS，IRS对无线信号传播环境进行重塑，分别构建对应的D2D对，每个D2D对包括两个小区用户，分别建立小区内所有D2D对中小区用户的上行链路数据传输速率模型与所有D2D对的通信速率模型，使能对小区用户的传输速率与D2D对的通信速率进行调整与优化；2.IRS的相移角矩阵经过优化后的IRS能实现无源波束赋形，使D2D发送端的信号经过IRS集中反射到D2D接收端，为小区用户提供更短的反射路径，提升D2D对之间的通信速率，同时能减小D2D通信过程中对小区用户的干扰。
附图说明
[0009]图1是本申请其中一实施例分布式智能反射表面辅助D2D通信方法的流程示意图；图1
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1是本申请其中一实施例分布式智能反射表面辅助D2D通信方法的结构模型图；图2是本申请其中一实施例基于上行链路数据传输模型及通信速率模型进行优化，使得优化后的D2D通信速率及小区用户的上行链路数据传输速率满足预置要求的流程示意图；图3是本申请其中一实施例以预置要求为优化目标，对上行链路数据传输模型及通信速率模型中的D2D对的复用因子的流程示意图；图3
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1是本申请其中一实施例以预置要求为优化目标，对上行链路数据传输模型及通信速率模型中的D2D对的复用因子的加权二部图；图4是本申请其中一实施例对上行链路数据传输模型中的基站对小区用户波束赋形矢量进行优化的流程示意图；图5是本申请其中一实施例以预置要求为优化目标，对上行链路数据传输模型及通信速率模型中的小区用户的发送功率与D2D对的发送功率进行优化的流程示意图；图5
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1是本申请其中一实施例以预置要求为优化目标，对上行链路数据传输模型及通信速率模型中的小区用户的发送功率与D2D对的发送功率进行优化的功率分配可行解示意图；图6是本申请其中一实施例分别就小区用户的发送功率取值范围的最大值与最小值获取功率分配的结果的流程示意图；图7是本申请其中一实施例以预置要求为优化目标，对上行链路数据传输模型及通信速率模型中的IRS的相移角矩阵进行优化的流程示意图；图8
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1是本申请其中一实施例中的BCD算法比较了迭代次数与每次迭代后D2D通信达到的通信传输速率的坐标示意图；图8
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2是本申请其中一实施例中比较了不同IRS数量情况下D2D通信可达到的通信传输速率坐标示意图；图8
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3是本申请其中一实施例中比较了D2D发送端不同最大发送功率情况下D2D通信可达到的数据传输速率示意图；图8
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4是本申请其中一实施例中比较了在不同小区用户所需最小速率的情况下
D2D通信的数据传输速率；图8
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5是本申请其中一实施例中比较D2D链路不同路径损耗系数情况下D2D通信的数据传输速率；图9是本申请其中一实施例分布式智能反射表面辅助D2D通信系统的结构框图。
具体实施方式
[0010]以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
[0011]参照图1与图1
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1，分布式智能反射表面辅助D2D通信方法，包括如下步骤：S110、在小区内布设至少一个智能反射表面IRS，构建得到至少一个D2D对，每个D2D对包括两个小区用户。
[0012]其中，智能反射表面IRS（Intelligent Reflecting Surface）通过在平面上集成大量低成本的无源反射元件，重新配置无线传播环境，从而提高无线通信网络的性能，即IRS通过控制其相移角矩阵来独立地反射入射信号来获取波束赋形矢量，小区也称蜂窝小区，指在蜂窝移动通信系统中其中的一个基站或基站的一部分（扇形天线）所覆盖的区域，在这个区域内小区用户可以通过无线信道与基站进行通信，至少一个IRS分布设置于小区，对小区内的无线传播环境进行重新配置；小区内包括有多个小区用户，构建两个基于小区用户之间直接进行通信的D2D对，通过IRS进行辅助通信，使两个小区用户之间能直接进行访问而不需经过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式智能反射表面辅助D2D通信方法，其特征在于，包括：在小区内布设至少一个智能反射表面IRS，构建得到至少一个D2D对，每个D2D对包括两个小区用户；建立所述小区内所有D2D对中小区用户的上行链路数据传输速率模型；建立所述小区内所有D2D对的通信速率模型；基于所述上行链路数据传输模型及所述通信速率模型进行优化，使得优化后的D2D通信速率及所述小区用户的上行链路数据传输速率满足预置要求。2.根据权利要求1所述的分布式智能反射表面辅助D2D通信方法，其特征在于，所述预置要求为D2D通信速率最大化的同时小区用户的上行链路传输速率最小，所述基于所述上行链路数据传输模型及所述通信速率模型进行优化，使得优化后的D2D通信速率及所述小区用户的上行链路数据传输速率满足预置要求包括：以所述预置要求为优化目标，对所述上行链路数据传输模型及所述通信速率模型中的所述D2D对的复用因子进行优化；以所述预置要求为优化目标，对所述上行链路数据传输模型中的基站对小区用户波束赋形矢量进行优化；以所述预置要求为优化目标，对所述上行链路数据传输模型及所述通信速率模型中的所述小区用户的发送功率与所述D2D对的发送功率进行优化；以所述预置要求为优化目标，对所述上行链路数据传输模型及所述通信速率模型中的所述IRS的相移角矩阵进行优化，使得优化后的所述D2D通信速率最大化及所述小区用户的上行链路数据传输速率最小。3.根据权利要求2所述的分布式智能反射表面辅助D2D通信方法，其特征在于，所述以所述预置要求为优化目标，对所述上行链路数据传输模型及所述通信速率模型中的所述D2D对的复用因子包括：获取所述上行链路数据传输模型及所述通信速率模型中所述D2D对的初始复用因子；在D2D对无需复用小区用户的频谱资源时，基于所述上行链路数据传输模型获取最大传输速率，减去所述D2D对的最大传输速率，得到复用增益；基于所述D2D对的复用增益计算获得所述D2D对的优化复用因子；将所述优化复用因子替换为所述上行链路数据传输模型及所述通信速率模型中的所述初始复用因子。4.根据权利要求2所述的分布式智能反射表面辅助D2D通信方法其特征在于，所述对所述上行链路数据传输模型中的基站对小区用户波束赋形矢量进行优化，包括：分别设置所述小区用户的发射功率、所述D2D对的信号发射功率与所述IRS的相移角矩阵；当所述D2D对复用因子未被复用时，获取所述小区用户的上行链路的传输速率；基于最大比率发送准则与所述小...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐齐钱，陈海军，何春龙，
申请(专利权)人：浙江以正通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：