一种保障蜂窝移动通信系统QoS的D2D通信能效最优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110166987A(43)申请公布日2019.08.23(21)申请号201910353537.9H04W52/38(2009.01)(22)申请日2019.04.29(71)申请人东南大学地址210000江苏省南京市玄武区四牌楼2号(72)发明人史锋峰陈瑞璐赵春明(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人许方(51)Int.Cl.H04W4/70(2018.01)H04W52/14(2009.01)H04W52/24(2009.01)H04W52/26(2009.01)H04W52/30(2009.01)权利要求书4页说明书8页附图4页(54)发明名称一种保障蜂窝移动通信系统QoS的D2D通信能效最优化方法(57)摘要本发明公开了一种保障蜂窝移动通信系统QoS的D2D通信能效最优化方法，按如下步骤进行：基站通过调度选择小区内蜂窝用户的下行频带资源共享给选定的D2D用户进行设备到设备间通信；基站获取下行传输链路和干扰链路的实时信道状态信息；基站根据信道状态信息，优先满足蜂窝用户的服务质量要求，确定功率分配方案；基站发送给D2D发射端该功率分配方案，基站和D2D发射端按照此功率分配方案完成数据传输。本发明能够有效的应用于实际移动通信网络下行链路蜂窝层和D2D层的功率分配场景中，在保障蜂窝用户通信质量的同时，使得D2D系统能量效率期望最优，提高了系统频谱效率，又降低整体网络能耗和干扰，符合5G系统绿色通信的理念。CN110166987ACN110166987A权利要求书1/4页1.一种保障蜂窝移动通信系统QoS的D2D通信能效最优化方法，其特征在于，该下行功率分配方法包括以下步骤：(1)具备D2D检测和模式选择功能的基站调度选择小区内一个蜂窝用户的下行频带资源共享给合适的D2D用户进行设备到设备间直接通信；(2)基站获取下行传输链路和干扰链路的实时信道状态信息；(3)基站根据获取的实时信道状态信息，优先满足蜂窝用户的服务质量要求，确定功率分配方案；(4)基站发送给D2D的发射端该功率分配方案，基站和D2D发射端按照步骤(3)的功率分配方案完成数据传输。2.根据权利要求1所述的一种保障蜂窝移动通信系统QoS的D2D通信能效最优化方法，其特征在于，所述步骤(1)是指在该蜂窝用户小区内，基站采用集中式控制的无线资源管理方法，调度选择一个蜂窝用户，将其频带资源共享给合适的D2D用户对进行设备到设备间的通信。3.根据权利要求1或2所述的一种保障蜂窝移动通信系统QoS的D2D通信能效最优化方法，其特征在于，根据以下原则选择D2D用户：要求被调度的D2D链接距离基站的距离要大于蜂窝用户距离基站的距离，且D2D链接与共享其频带资源的蜂窝用户之间也要有一定的距离。4.根据权利要求3所述一种保障蜂窝移动通信系统QoS的D2D通信能效最优化方法，其特征在于，步骤(2)中，基站获取下行传输链路和干扰链路的实时信道状态信息，方法如下：根据步骤(1)中基站选定的蜂窝用户以及其相应的D2D链接，首先该蜂窝用户进行信道估计以获得其和基站之间的传输链路的信道状态信息，同时通过信道估计获得其与D2D发射端之间的干扰链路的信道状态信息，再根据其与基站共知的码本对信道信息进行量化，并将量化信道信息反馈给基站；同时D2D用户首先进行信道估计以获得D2D之间传输链路的信道状态信息，同时通过信道估计获得D2D接收端与基站之间的干扰链路的信道状态信息，再根据其与基站共知的码本对信道信息进行量化，并将量化信道信息反馈给基站。5.根据权利要求4所述一种保障蜂窝移动通信系统QoS的D2D通信能效最优化方法，其特征在于，步骤(3)中的确定功率分配方案具体方法如下：(3.1)为满足蜂窝用户k的通信质量，基站要进行功率控制，在发射功率满足约束条件下，使得蜂窝用户在此功率分配方案下可达速率Rk大于保证其QoS要求的最低速率RC，即：其中：RC表示保障蜂窝用户通信质量的最低速率要求；v表示实时信道的衰落状态；表示基站对蜂窝用户的发射功率门限；2CN110166987A权利要求书2/4页表示D2D链接的发射功率门限；pk(v)表示在衰落状态v下基站对蜂窝用户k的发射功率；表示衰落状态v下基站和蜂窝用户k之间传输链路的信道状态信息其中，lk表示基站和蜂窝用户k之间传输链路的路径损耗，hk(v)表示衰落状态v下蜂窝用户k和基站之间传输链路的归一化信道增益，δk表示基站与蜂窝用户k通信链路中高斯白噪声的方差；pj(v)表示在衰落状态v下D2D链接j发射端的发射功率；表示衰落状态v下D2D链接j对蜂窝用户k的干扰链路信道状态信息，其中，ljk表示D2D链接j对蜂窝用户k干扰链路的路径损耗，gjk(v)表