[发明专利]蜂窝系统中D2D用户的模式选择和资源分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及蜂窝系统中终端直通(Device-to-Device,D2D)用户的模式选择和资源分配的方法。

背景技术

终端直通(Device-to-Device,D2D)通信是一种在系统的控制下，允许终端之间通过复用小区资源直接进行通信的新型技术，它能够增加蜂窝系统的频谱利用效率、减轻蜂窝小区基站的负荷、降低终端发射功率、提升系统整体吞吐量，在一定程度上解决无线通信系统频谱资源匮乏的问题。

模式选择是D2D通信中非常重要的一个问题，通过合适的模式选择，蜂窝网络的频谱效率可以得到极大的提高，D2D用户可以采用三种模式进行通信：

（1）蜂窝模式。该通信模式与传统的蜂窝通信模式一样，即通过基站的中继来实现两用户之间的信息传输。当两个用户的距离较远时，通常会选择蜂窝模式。

（2）专用信道模式。该模式下，两用户直接通信，不需要通过基站中继，使用专用的信道。

（3）复用信道模式。该模式下，两用户直接通信。与专用信道模式不同，复用信道模式下，D2D用户与复用蜂窝用户共享信道。

现有文献中给出的D2D用户的模式选择都是基于同一个模式选择准则：哪种模式的速率大或者频率效率高，就选择哪种模式。

资源分配是D2D通信中另一个关键的问题，通过例如功率控制、频谱分配、信道分配等资源分配方法可以降低系统的干扰，同时也进一步提高频谱效率。

事实上，D2D系统中的干扰、资源利用率不仅与模式选择有关，还与D2D用户功率的大小、复用信道的选择有很大的关系。因此，如果能够联合考虑模式选择、信道分配、功率分配，那么该系统的资源将被更充分地利用，蜂窝链路与D2D链路间干扰也将得到更好的协调。

现有文献给出的模式选择和资源分配的联合优化方法，要么只考虑了其中两种模式，要么并不涉及信道复用问题，而D2D技术的主要目的就是为了更有效地提高频带资源利用率，因此可以认为在实际的LTE系统中，提供给D2D通信的专用信道并不多，因而必然有些D2D用户需要使用复用信道模式而另一些可以使用专用信道模式。而目前所有文献资料中，没有这样一种方法联合考虑功率控制、频谱或信道分配、模式选择。

发明内容

本发明提供一种蜂窝系统中D2D用户的模式选择和资源分配方法，通过该方法降低了D2D用户的模式选择和资源分配的算法复杂度，通过该方法得到的D2D用户的模式选择和资源分配能显著降低D2D用户所需的发送功率。

本发明通过以下技术方案来实现。

一种蜂窝系统中D2D用户的模式选择和资源分配方法，包括以下步骤：

（1）系统根据每对D2D用户的SINR门限要求，分别计算其在蜂窝模式、专用信道模式、复用信道模式这三种模式下所需的最小发送功率，以D2D用户总发送功率最小为原则，计算使所有D2D用户建立通信所需要的资源，包括模式需求、信道需求和功率需求；

（2）系统根据能提供的资源进行如下判断：

a）若当前上行空闲信号、下行空闲信道、总空闲信道均比所述信道需求多，则按D2D用户的实际需求分配模式与资源；

b）若当前上行空闲信道或下行空闲信道不足，但总空闲信道比所述信道需求多，则确定所有D2D用户的优先级，优先级高的D2D用户以蜂窝模式通信并相应地分配信道，当上行空闲信道或下行空闲信道分配完毕后，将其余未分配信道的D2D用户分配专用信道模式；每对D2D用户中，专用信道模式所需功率与蜂窝模式所需功率之差越大则优先级越高；

c）若当前总空闲信道不足，则：

c-1）对所有D2D用户预指定采用复用信道模式，以所有D2D用户复用系统当前上行蜂窝用户所需发送功率最小为原则，进行复用信道选择；

c-2）依次计算每一对D2D用户采用步骤c-1）中确定的复用信道模式时对相应的上行蜂窝用户引起的干扰，若干扰超过蜂窝用户的干扰门限则将该对D2D用户重新预指定为专用信道模式，并在系统当前的空闲信道中为其预分配对应的信道；

c-3）若系统仍有未预分配的空闲信道，则将步骤c-1）中采用复用信道模式的部分D2D用户预指定为专用信道模式或蜂窝模式，或将步骤c-2）中采用专用信道模式的部分D2D用户预指定为蜂窝模式，直至预分配完所有的空闲信道；

c-4）根据步骤c-1）~步骤c-3）中每对D2D用户被预指定的通信模式，为每对D2D用户分配相应的模式、信道、功率。