[发明专利]一种蜂窝网络中引入D2D技术的频谱资源分配方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种蜂窝网络中引入D2D技术的频谱资源分配方法。 

背景技术

随着移动通信的发展，第三代移动通信已经商用。业界正投入更多的努力到下一代无线通信网络的发展中，例如3GPP的长期演进（LTE/LTE-A）。LTE-A作为第四代移动通信系统IMT-Advanced的候选标准之一，在一定程度上满足了IMT-A提出的兼容性、峰值传输速率以及频谱效率的要求。与此同时，无线蜂窝通信网络的高速率、大容量以及更高的服务质量（QoS）已是必然趋势，如何更有效地使用有限的带宽资源实现无线宽带化显得尤为重要。尤其是当前移动互联网中迅猛发展的本地业务，例如视频/音乐分享，也迫切需要在现有蜂窝网中引入新的技术来支持。传统的蜂窝移动通信网络都是集中式控制的，即两个终端设备相邻很近，终端设备之间的通信仍须通过基站进行，即在一定场景下其资源使用效率并不高。 

为了提高频谱资源使用效率，降低蜂窝网的负载，获得更高的系统容量，蜂窝网络下的终端直通（Device-to-Device communication，D2D）技术研究日益受到重视。在基站控制下D2D链路的终端之间的通信有两种模式，一种是传统的通信模式，另一种是终端之间直接进行数据通信，从而降低空口资源的占用，提高系统吞吐率。同时由于终端之间直通,不需要经过基站转发，可以减少通信延时。另外D2D 终端之间进行短距离通信，发送功率较传统通信要低，又可以节省终端能量。 

终端直通技术的应用场景多为本地服务的类型，比如数据多播业务和本地文件共享业务。在多播数据业务中，服务的提供者、组织者，可以利用D2D通信技术，向参与者发送相同的数据内容，即时可靠地完成服务。此外，D2D技术可提供的业务还包括移动状态中的多人协作游戏、移动广告业务、交友业务、车辆间通信、移动中继等。 

与可以支持相似业务（未授权频段的WLAN、蓝牙）相比，蜂窝通信系统中的D2D通信在基站的控制下，使用基站分配的授权频带资源，基站可以控制系统干扰水平以获得更高的数据率，同时无需像在WLAN及蓝牙中那样进行繁琐的手动配对以及接入点设置，从而改善用户体验，便于业务推广。 

目前对于引入D2D通信的蜂窝系统的资源分配问题的研究，通常采用的一种方法是将单小区基站可以定位D2D用户的位置作为假设条件，虽然这种假设对于基站BS为D2D分配资源起到了简化作用，但是实际实现有困难。另外一种方法是计算出D2D用户的干扰范围，然后再寻求合适的蜂窝用户资源供D2D用户复用，这种方法算法复杂度较高，加大了系统开销。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种蜂窝网络中引入D2D技术的频谱资源分配方法，既不需要获取D2D用户的具体位置，也不需要D2D用户计算自身的干扰范围，有效的提高了实际操作性，同时信令简单、复杂度低，降低了系统开销。 

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。 

假设蜂窝系统中存在n个蜂窝用户（C用户），1对D2D用户，该资源分配方法的具体步骤为： 

(1)在下行时隙，D2D用户将接收到的来自相邻各小区基站的信号视作干扰信号，对接收到的干扰信号按信号强度的大小进行排序，D2D用户将该排序信息上报给本小区基站； 

(2)本小区基站根据接收到的排序信息对D2D通信用户的方位作出判断，基站认定D2D用户距离相邻小区基站越近，接收到该基站的干扰信号强度越大，反之则越小； 

(3)本小区基站根据排序信息找到距离D2D用户最远的相邻小区基站，利用此基站协助本小区基站选择合适的蜂窝用户频谱资源供D2D链路复用。 

所述步骤（1）是指：在蜂窝系统中，小区内两个终端之间需要建立D2D链路，而基站无剩余的频谱资源分配给D2D链路；基站需要协调本小区的蜂窝用户与D2D用户共享频谱资源。 

所述步骤（2）的具体步骤为：本小区的基站接收到D2D用户上报的排序信息后，根据排序信息对D2D用户的方位作出判断；假设与本小区相邻的六个小区的基站发送功率相同为P_t，信号传输路径只考虑大尺度衰落的影响，那么D2D用户接收到的信号可以表示为： 

r_i=cP_t(d_i)^-α    （1）