[发明专利]多源多宿直通中继通信系统中的跨层优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机通信技术领域，特别涉及一种基于终端直通通信的多源多宿中继通信方法。

背景技术

传统蜂窝系统中引入直通技术（D2D）可以克服IMT-Advanced系统中随着无线多媒体业务发展带来的以基站为中心的小区业务提供模式在适应本地业务发展方面的局限性，D2D技术能够改善网络结构、增强覆盖、提高系统容量。

但是，D2D技术的提出带来新的问题：直通用户很多应用场景是在高密度用户环境下对大流量多媒体数据大量需求的场景，这就需要1）、基站协助对其进行合适的资源分配；2）、在用户设备的体积功耗限制使D2D通信的功率和距离受限的情况下，高效利用资源；3）、保证直通服务的有效性、公平性和可靠性，提高每个直通用户的用户体验。

为了解决以上的问题，本发明提出通过图论和分级的方法解决资源分配问题，同时通过自适应编码调制和混合自动请求重传结合方案可以很好地解决资源的高效利用问题。本发明中的方案一方面可以增强D2D链路性能，提升系统容量，另一方面可降低D2D发射方功率，降低对蜂窝用户干扰。

发明内容

技术问题：本发明目的在于提供了一种多源多宿直通中继通信系统中的跨层优化设计方法，该方法能够增强D2D链路性能，提升系统资源利用率，并且能够降低D2D发射方功率，降低对蜂窝用户干扰，通过跨层设计和中继辅助将带来更大性能提升。

技术方案：本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：本发明是一种蜂窝用户与D2D用户共存时多源多宿D2D用户使用中继通信的实现方法，该方法为实现多源多宿D2D用户簇内各个用户公平使用资源，得到满意的用户体验提供方案，适用于下一代蜂窝系统，该方法提出了使用图论分级和跨层设计的资源分配和利用问题。

方法流程：

首先，这里定义的术语定义如下：

BS：基站

D2D：端到端

Ci：第i个蜂窝用户

SINR：信干燥比

HARQ：混合自动请求重传

AMC：自适应编码调制方式

ACK：接收端发送给发送端的应答信号

M：在D2D链路层备选的AMC方案数

N₀：加性白高斯噪声功率

α：路径损耗因子

G（V，E）：端集为V，边集为E的图

v_i,i＝1,2,…n：端集V中的第i端点

e_i,i＝1,2,…n:边集E中的第i条边

n：端集中端点的个数

α_ij,i,j∈V,i≠j：节点i到节点j链路上传输单位比特数据所需要的费用

f₁,f₂：基站分配给直通用户的频率

G：由端和边组成的图

G_p：置定端集

i：簇内第i个节点

G_i：第i级置定端集

N_i：第i级置定端集中节点数

j：未置定端集中的任意一点

G_i+1：第i+1级置定端集

N_i+1：第i+1级置定端集中节点数

f_ij：节点i到节点j链路上的流量

d_ij：节点i到节点j的通信距离

P_ij：节点i发送单位比特数据到节点j所需要的功率

α_ij：在链路ij上传输单位比特数据产生的费用

r_ij：在链路ij上的数据传输速率

v_i,l,l＝1,2,…N_i：集合G_i中的元素，表示第i级节点集合中的第l个节点

v_i+1,l,l＝1,2,…N_i+1：集合G_i+i中的元素表示第i+1级节点集合中的第l个节点，Φ(f_ij,P_ij)：链路ij上产生的总费用函数

f_ki：上一级节点k到本级节点i链路上的流量

f_maxi：节点i的最大节点流量

f_maxij：链路ij上的最大链路流量