[发明专利]新型蜂窝下行通信能效优化方法

说明书

本发明公开了一种新型蜂窝下行通信能效优化方法，包括基站分配中继信道；基站辅助链路接收端节点调节发射端功率；确定数据接收模式。本发明方法能够将基站运行的集中式方式改进为基站辅助的分布式方式，有效减轻了基站负担，降低对用户设备配置的要求，避免发生一跳通信范围内的同频干扰，优化链路能效，降低寻找合适中继与构建传输路径的开销，保证了所建立的传输路径具有更好的持续服务能力，并且改善了通信质量。

技术领域

本发明具体涉及一种新型蜂窝下行通信能效优化方法。

背景技术

随着新媒体、增强现实、虚拟现实、移动云等移动互联网业务的普及，万物互联的内在需求与物联网市场的高速发展，下一代移动通信网必须要注重能量效率和频谱效率的提升。D2D通信模式被广泛认同为提升蜂窝网络能量与频谱效率的一种可行技术，其主要作用表现如下：1)地理位置上邻近的通信对之间能够通过D2D模式直接传输数据，减轻了基站的邻近区域数据中转量，从而提升了为远距离通信对提供流量中继服务的能力；2)远离基站的蜂窝边缘节点或非视距范围内节点可以通过D2D中继节点改善与基站通信的链路质量，从而提升蜂窝上下行吞吐量。本发明内容属于后者范畴，且仅考虑单一蜂窝内一定资源约束下的下行通信能效优化问题。

D2D通信可分为带外D2D和带内D2D。带外D2D通信模式使用非授权的免费频谱，如WiFi或蓝牙技术等所采用的频段。因此，存在如下问题：1)非授权的免费频谱不受蜂窝基站控制，可能会导致很差的服务质量，2)至少具有两类无线接口(例如，LTE和WiFi)的设备才可以使用带外D2D通信，并涉及不同类型无线接口之间的电源管理、不同无线通信协议数据包的解码和编码、更复杂的D2D用户之间的发现和连接设置等问题，因此，对用户设备配置要求较高。带内D2D通信使用蜂窝运营商的授权频谱，又可以分为专用模式(dedicatedmode，在一些文献中也被称为overlay mode或者orthogonal mode)和共享模式(sharedmode，在一些文献中也被称为underlay mode或者non-orthogonal mode)。前者将授权频谱划分为两部分，一部分专供D2D用户使用，一部分给蜂窝用户使用，从而避免了相互干扰。后者允许D2D通信与蜂窝通信共享频谱资源，因此，存在同频干扰问题，需要有效的方法来控制干扰的影响。本专利采用的是共享模式。

当给定了一个蜂窝内的信道资源总量，并限定了基站的最大发射功率，能够为随机发生的大量用户请求提供的下行吞吐量的上限在哪里？通常这个问题属于NP难范畴，存在不同的近似求解方法，有文献提出的一种穷尽搜索的贪婪算法，其主要思路是由蜂窝基站为蜂窝内获得蜂窝信道的每个下行流量的接收节点确定是直接从基站接收？还是选择一个D2D中继节点帮它从基站转发？尽管该类方法实现简单，但存在的一些问题有待解决：1)由基站运行全网穷尽搜索的贪婪算法，导致基站负担过重；2)采用带外D2D通信对用户设备配置具有更高要求；3)规定每个下行数据接收节点至多选择一个D2D中继节点可能无法满足远离基站的蜂窝边缘节点或非视距范围内节点的下行吞吐量需求；4)未对发射节点的功率进行调节，蜂窝通信能效仍有提升空间；5)未约束D2D中继节点的能量储备水平，难以保障所建立的传输路径的持续服务能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够将实际执行的计算与通信开销在基站和数据的接收端节点之间进行合理分担，从而实现高效经济通信目标的新型蜂窝下行通行能效优化方法。

本发明提供的这种新型蜂窝下行通行能效优化方法，包括如下步骤：

基站分配中继信道的步骤：具体包括蜂窝中继节点信道分配的步骤和D2D中继链路信道分配的步骤；

基站辅助链路接收端节点调节发射端功率的步骤：具体包括调节基站对接收节点的发射功率的步骤、调节基站对D2D中继节点的发射功率的步骤、调节D2D中继链路发射端的功率的步骤和基站辅助UE进行功率调节的步骤，所述的UE为用户设备；

确定数据接收模式的步骤：具体包括接收节点确定数据接收模式的步骤和D2D中继节点确定数据接收模式的步骤。