[发明专利]无线网络下D2D和蜂窝通信的统计QoS保障的功率分配方案

说明书

技术领域

本发明涉及一种统计QoS保障的功率分配方案，具体涉及一种无线网络下D2D和蜂窝通信的统计QoS保障的功率分配方案，属于通信领域。

背景技术

无线网络中D2D通信通过在两个相邻的移动设备之间建立链路，这增加了系统的吞吐量，该网络中D2D和蜂窝通信同时存在并且共享相同的无线资源。

无线蜂窝网络中D2D和蜂窝通信技术近来引起研究关注，该技术能够增加频谱效率，既充满了前景又存在巨大的挑战。与传统的通过基站（BS）或接入点（AP）进行传输不同的是，无线网络D2D和蜂窝通信中两个邻近设备作为一个D2D通信对避开BS或者AP直接进行通信，该类通信和设备分别称为D2D通信和D2D设备。D2D通信可以是中心控制或分布式控制。对于中心控制的场景，BS或AP管理着D2D设备中D2D通信和传统的蜂窝通信之间的切换；对于分布式控制场景，D2D设备自身管理着D2D通信和传统的蜂窝通信。由于中心控制易于同步以及实现，本专利的功率分配方案围绕中心控制原理进行。

无线网络下D2D和蜂窝通信中，D2D设备可以使用三种传输模式：

1）共信道模式，该模式下D2D设备与蜂窝设备使用相同的时频资源；

2）正交信道模式，该模式下D2D设备使用部分正交时频资源；

3）蜂窝模式，该模式下D2D设备通过BS或AP进行通信。

共信道模式和正交模式统称为D2D模式。当D2D模式的系统吞吐量比蜂窝模式大时，则使用D2D模式，否则使用蜂窝模式。

由于D2D设备的发送功率决定着D2D通信的接收信噪比（SNR）和对蜂窝通信的干扰，M.Jung,X.Xiao以及K.Doppler等学者已经提出了一些功率分配策略来增加系统吞吐量或减小D2D和蜂窝通信的功率消耗，例如：

1）共信道模式下，M.Jung,K.Hwang,and S.Choi:Joint mode selection and power allocation scheme for power-efficient device-to-device(D2D)communication.（In IEEE75th Vehicular Technology Conference(VTC Spring),2012,1–5）提出了联合功率分配和模式选择方案来最大化D2D通信的功率效率；

2）正交模式下X.Xiao,X.Tao,and J.Lu:A QoS-aware power optimization scheme in OFDMA systems with integrated device-to-device(D2D)communications.（In IEEE2011Vehicular Technology Conference(VTC Fall),2011,1–5）提出了OFDMA系统D2D通信中联合子载波分配、自适应调制以及模式选择的功率最优化方案；Z.Liu,H.Chen,T.Peng,and W.Wang:Optimal density and power allocation of D2D communication under heterogeneous networks on multi-bands with outage constraints.（In IEEE2013International Conference on Computing,Networking and Communications(ICNC),2013,1179–1183）分析了正交信道模式下多频带异构网D2D通信中的最大可达传输容量；

3）C.Yu,O.Tirkkonen,K.Doppler,and C.Ribeiro:Power optimization of device-to-device communication underlaying cellular communication.（In IEEE2009International Conference on Communications(ICC),2009,1–5）提出了共信道模式和正交模式下最优的中心功率分配策略。

无线网络D2D和蜂窝通信中在不考虑延迟时以上的方案都是有效的。为了确保时间敏感通信的实时性以及传输的可靠性，需要考虑不同延迟需求，这对于无线网络D2D和蜂窝通信很关键。

发明内容