[发明专利]一种提高频谱利用率的D2D-P复用蜂窝网络通信方法

说明书

本发明涉及一种提高频谱利用率的D2D‑P复用蜂窝网络通信方法，包括以下步骤：S1，建立蜂窝网络；S2，根据H_k,m，利用干扰对齐法，求得各D2D‑P_m的N行、d列预编码矩阵F_m的解集；S3，计算D2D‑P_m对CU_k的干扰矩阵H_k,mF_m，设计正交于H_k,mF_m的N行、d列的蜂窝用户后置编码矩阵W_k；S4，利用基于最小化均方误差的干扰对齐法，求得所有D2D‑P_m的发射机预编码矩阵F_m和接收机后置编码矩阵G_m，并进行通信；S5，设置D2D‑P_m的SINR阈值ω_th，判决D2D‑P_m是否接入蜂窝网络；S6，采用改进的注水功率分配法对所有D2D‑P_m分配发送功率；S7，根据步骤S2～S6的结果，进行通信。与现有技术相比，本发明将D2D‑P对蜂窝用户的干扰对齐到蜂窝用户处，保证了蜂窝用户的通信优先级，控制了D2D‑P之间的相互干扰，提高了D2D‑P和速率。

技术领域

本发明涉及一种蜂窝网络通信方法，尤其是涉及一种提高频谱利用率的D2D-P复用蜂窝网络通信方法。

背景技术

随着无线通信的快速发展，如何在有限的频谱资源的情况下，最大化的利用频谱资源，一直是研究的热点。在蜂窝网络中，将设备对设备用户对(D2D-P)加入到蜂窝网络中复用其频谱资源，能提高频谱利用率，但会对蜂窝用户带来不可避免的干扰，影响蜂窝用户传输速率等性能指标。

针对蜂窝网络频谱资源利用率不高及D2D-P对蜂窝网络造成干扰等问题，DaquanFeng等人(Daquan Feng,Lu Lu,Yi Yuan-Wu,Geoffrey Ye Li,Gang Feng,ShaoqianLi.Device-to-Device Communications Underlaying Cellular Networks,IEEETRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS，VOL.61,NO.8,pp.3541-3551,AUGUST 2013)提出如下方法：通过事先设定阈值，选择符合要求的D2D-P，然后采用将功率分配给潜在的蜂窝用户和符合要求的D2D-P，最后，在潜在的蜂窝用户中挑选合适的用户与符合要求的D2D-P配合，通过选择合适范围的D2D-P、蜂窝网络覆盖范围、活跃的蜂窝用户和D2D-P的数目，最大化系统的吞吐量增益及访问速率。此种方法限于蜂窝网络上行链路中，只保证了部分蜂窝用户的通信需求，没有具体的消除D2D-P加入蜂窝网络带来的干扰等。

Lu Yang等人(Lu Yang,Wei Zhang,Shi Jin,“Interference Alignment inDevice-to-Device LAN Underlaying Cellular Networks”,IEEE TRANSACTIONS ONWIRELESS COMMUICATIONS,VOL.14,NO.7,PP.3715-3723,JULY,2015.)采用干扰对齐算法，解决D2D-P复用频谱资源造成的干扰，方法如下：(1)当基站的上行链路没有完全被蜂窝用户占据时，将D2D-P对蜂窝用户的干扰对齐到这些空闲链路中，从而使蜂窝用户免于干扰；(2)当基站上行链路被完全占据时，D2D-P能占据部分上行链路，此时设置干扰阈值，将占据的链路干扰控制在阈值之下，以此来控制对蜂窝用户的干扰。此方法虽然消除了D2D-P对蜂窝用户通信链路的干扰，但当蜂窝用户较多时，D2D-P造成的干扰不能完全消除，且接入后的D2D-P数量及其传输速率等性能指标没有考虑，只考虑了D2D-P接入蜂窝网络的中断概率。