宏蜂窝和小蜂窝异构网络中的D2D通信方法.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(10)申请公布号CNCN103596120103596120A(43)申请公布日2014.02.19(21)申请号201310505248.9(22)申请日2013.10.23(71)申请人浙江大学地址310027浙江省杭州市西湖区浙大路38号(72)发明人余官定鲍鹏程殷锐(74)专利代理机构杭州天勤知识产权代理有限公司33224代理人胡红娟(51)Int.Cl.H04W4/00(2009.01)H04W52/02(2009.01)权权利要求书3页利要求书3页说明书10页说明书10页附图2页附图2页(54)发明名称宏蜂窝和小蜂窝异构网络中的D2D通信方法(57)摘要本发明公开了一种宏蜂窝和小蜂窝异构网络中的D2D通信方法，该D2D通信方法提出了5种D2D通信模式：包括专用模式、宏蜂窝模式和复用宏蜂窝信道模式、小蜂窝模式和复用小蜂窝信道模式，D2D用户选择采用系统能量效率最高的D2D通信模式进行通信。本发明的D2D通信方法在现有的D2D通信方法中增加了小蜂窝模式和复用小蜂窝信道模式，丰富了D2D用户所能选择的模式数量，增加了D2D模式选择的自由度，且充分利用了宏蜂窝和小蜂窝异构网络下的工作特点，提高了频谱利用率，且D2D用户采用系统能量效率最高的D2D通信模式进行通信，综合考虑D2D通信的频谱利用率和能量损耗，在提高频谱利用率的同时尽可能的降低能耗。CN103596120ACN1035962ACN103596120A权利要求书1/3页1.一种宏蜂窝和小蜂窝异构网络中的D2D通信方法，其特征在于，所述的宏蜂窝和小蜂窝异构网络具有5种可供选择的D2D通信模式，分别为专用模式、宏蜂窝模式、复用宏蜂窝信道模式、小蜂窝模式和复用小蜂窝信道模式，在小蜂窝模式下，D2D用户以小基站为中继进行通信，并使用干扰最小的小蜂窝信道，在复用小蜂窝信道模式下，D2D用户直接通信，并复用对D2D接收端干扰最小的小蜂窝用户的信道；所述的D2D通信方法包括：（1）分别计算5种D2D通信模式下的D2D通信系统的系统能量效率，（2）比较并确定统能量效率最高的D2D通信模式，（3）D2D用户采用步骤（2）确定的D2D通信模式进行通信；所述的D2D通信系统包括D2D用户、被复用宏蜂窝用户、被复用小蜂窝用户和被干扰小蜂窝用户；所述的系统能量效率为D2D通信系统中所有用户的总信道容量与总带宽和总发射功率之积的比值。2.如权利要求1所述的宏蜂窝和小蜂窝异构网络中的D2D模式选择方法，其特征在于，所述的宏蜂窝模式和小蜂窝模式的系统能量效率根据D2D用户所处位置确定：若D2D用户处于同一小蜂窝的覆盖范围内，则令宏蜂窝模式的系统能量效率为0；否则，令小蜂窝模式的系统能量效率为0。3.如权利要求2所述的宏蜂窝和小蜂窝异构网络中的D2D模式选择方法，其特征在于，根据D2D用户接收到的信号强度判断D2D用户是否处于同一小蜂窝的覆盖范围：若D2D用户接收到的宏基站的信号强度小于来自同一小基站的信号强度，则判定D2D用户处于同一小蜂窝覆盖范围；否则，判定D2D用户处于小蜂窝覆盖范围外。4.如权利要求3所述的宏蜂窝和小蜂窝异构网络中的D2D模式选择方法，其特征在于，所述的系统能量效率根据公式：计算，其中：C1表示D2D用户的信道容量，C2表示被复用宏蜂窝用户的信道容量，C3表示所有被复用小蜂窝用户的总信道容量，C4表示所有被干扰小蜂窝用户的总信道容量，P为D2D通信系统中所有用户的发射功率之和，W为D2D通信系统中所有用户的信道带宽之和。5.如权利要求4所述的宏蜂窝和小蜂窝异构网络中的D2D模式选择方法，其特征在于，5种D2D通信模式下D2D发射端的发射功率：（a）专用模式：2CN103596120A权利要求书2/3页（b）宏蜂窝模式：（c）复用宏蜂窝信道模式：（d）小蜂窝模式：（e）复用小蜂窝信道模式：其中，PD表示D2D发射端的发射功率，γdth为D2D通信链路的信干噪比门限，N0为噪声功率谱密度，Hab为D2D用户之间的信道增益，HaB为D2D发射端与宏基站之间的信道增益，为D2D发射端与其所属小基站之间的信道增益，IMR为被复用宏蜂窝用户对D2D接收端的干扰，为被干扰小蜂窝用户对D2D用户所属小基站的干扰，ISR为所有被复用小蜂窝用户对D2D接收端的干扰，WD为D2D发射端的信道带宽。6.如权利要求5所述的宏蜂窝和小蜂窝异构网络中的D2D模式选择方法，其特征在于，D2D用户的信道容量根据公式：C1＝WDlog2(1+γdth)计算。7.如权利要求6所述的宏蜂窝和小蜂窝异构网络中的D2D模式选择方法，其特征在于，被复用宏蜂窝用户的信道容量C2根据：计算，其中：WMR为被复用宏蜂窝用户的信道带宽，N0为噪声功率谱