CN103379502B - 一种蜂窝网络中引入d2d技术的频谱资源分配方法 - Google Patents
一种蜂窝网络中引入d2d技术的频谱资源分配方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103379502B CN103379502B CN201310279711.2A CN201310279711A CN103379502B CN 103379502 B CN103379502 B CN 103379502B CN 201310279711 A CN201310279711 A CN 201310279711A CN 103379502 B CN103379502 B CN 103379502B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- user
- base station
- cell base
- signal
- distance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
本发明公开了一种蜂窝网络中引入D2D技术的频谱资源分配方法,包括如下步骤:(1)在下行时隙,D2D用户将接收到的来自相邻各小区基站的信号视作干扰信号,对接收到的干扰信号按信号强度的大小进行排序,D2D用户将该排序信息上报给本小区基站;(2)本小区基站根据接收到的排序信息对D2D通信用户的方位作出判断,基站认定D2D用户距离相邻小区基站越近,接收到该基站的干扰信号强度越大,反之则越小;(3)本小区基站根据排序信息找到距离D2D用户最远的相邻小区基站,利用此基站协助本小区基站选择合适的蜂窝用户频谱资源供D2D链路复用。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域,涉及一种蜂窝网络中引入D2D技术的频谱资源分配方法。
背景技术
随着移动通信的发展,第三代移动通信已经商用。业界正投入更多的努力到下一代无线通信网络的发展中,例如3GPP的长期演进(LTE/LTE-A)。LTE-A作为第四代移动通信系统IMT-Advanced的候选标准之一,在一定程度上满足了IMT-A提出的兼容性、峰值传输速率以及频谱效率的要求。与此同时,无线蜂窝通信网络的高速率、大容量以及更高的服务质量(QoS)已是必然趋势,如何更有效地使用有限的带宽资源实现无线宽带化显得尤为重要。尤其是当前移动互联网中迅猛发展的本地业务,例如视频/音乐分享,也迫切需要在现有蜂窝网中引入新的技术来支持。传统的蜂窝移动通信网络都是集中式控制的,即两个终端设备相邻很近,终端设备之间的通信仍须通过基站进行,即在一定场景下其资源使用效率并不高。
为了提高频谱资源使用效率,降低蜂窝网的负载,获得更高的系统容量,蜂窝网络下的终端直通(Device-to-Devicecommunication,D2D)技术研究日益受到重视。在基站控制下D2D链路的终端之间的通信有两种模式,一种是传统的通信模式,另一种是终端之间直接进行数据通信,从而降低空口资源的占用,提高系统吞吐率。同时由于终端之间直通,不需要经过基站转发,可以减少通信延时。另外D2D终端之间进行短距离通信,发送功率较传统通信要低,又可以节省终端能量。
终端直通技术的应用场景多为本地服务的类型,比如数据多播业务和本地文件共享业务。在多播数据业务中,服务的提供者、组织者,可以利用D2D通信技术,向参与者发送相同的数据内容,即时可靠地完成服务。此外,D2D技术可提供的业务还包括移动状态中的多人协作游戏、移动广告业务、交友业务、车辆间通信、移动中继等。
与可以支持相似业务(未授权频段的WLAN、蓝牙)相比,蜂窝通信系统中的D2D通信在基站的控制下,使用基站分配的授权频带资源,基站可以控制系统干扰水平以获得更高的数据率,同时无需像在WLAN及蓝牙中那样进行繁琐的手动配对以及接入点设置,从而改善用户体验,便于业务推广。
目前对于引入D2D通信的蜂窝系统的资源分配问题的研究,通常采用的一种方法是将单小区基站可以定位D2D用户的位置作为假设条件,虽然这种假设对于基站BS为D2D分配资源起到了简化作用,但是实际实现有困难。另外一种方法是计算出D2D用户的干扰范围,然后再寻求合适的蜂窝用户资源供D2D用户复用,这种方法算法复杂度较高,加大了系统开销。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蜂窝网络中引入D2D技术的频谱资源分配方法,既不需要获取D2D用户的具体位置,也不需要D2D用户计算自身的干扰范围,有效的提高了实际操作性,同时信令简单、复杂度低,降低了系统开销。
为达到上述目的,本发明采用了以下技术方案。
假设蜂窝系统中存在n个蜂窝用户(C用户),1对D2D用户,该资源分配方法的具体步骤为:
(1)在下行时隙,D2D用户将接收到的来自相邻各小区基站的信号视作干扰信号,对接收到的干扰信号按信号强度的大小进行排序,D2D用户将该排序信息上报给本小区基站;
(2)本小区基站根据接收到的排序信息对D2D通信用户的方位作出判断,基站认定D2D用户距离相邻小区基站越近,接收到该基站的干扰信号强度越大,反之则越小;
(3)本小区基站根据排序信息找到距离D2D用户最远的相邻小区基站,利用此基站协助本小区基站选择合适的蜂窝用户频谱资源供D2D链路复用。
所述步骤(1)是指:在蜂窝系统中,小区内两个终端之间需要建立D2D链路,而基站无剩余的频谱资源分配给D2D链路;基站需要协调本小区的蜂窝用户与D2D用户共享频谱资源。
所述步骤(2)的具体步骤为:本小区的基站接收到D2D用户上报的排序信息后,根据排序信息对D2D用户的方位作出判断;假设与本小区相邻的六个小区的基站发送功率相同为Pt,信号传输路径只考虑大尺度衰落的影响,那么D2D用户接收到的信号可以表示为:
ri=cPt(di)-α(1)
di表示D2D用户与第i个相邻小区基站之间的距离,c和α是路径损耗常数;因此,根据排序信息o得到:Pk=min{|r1|2,|r2|2,…,|r6|2},Pj=max{|r1|2,|r2|2,…,|r6|2},k=1,2,3,…,6,j=1,2,3,…,6,j≠k,其中|ri|2表示D2D用户接收相邻小区基站信号的功率,Pk,Pj表示D2D用户接收相邻小区基站信号功率的最大值和最小值;由Pk,Pj与公式(1)得到距离D2D用户最近的小区j和最远的小区k;根据距离D2D用户最近的相邻小区判断出D2D用户所处的方位,根据距离D2D用户最远的相邻小区确定所要复用资源的蜂窝用户的方位。
在引入D2D通信的蜂窝网络中,如何协调D2D用户与C用户之间的同频干扰是研究的重点问题。距离D2D用户最远的小区可以确定共享频谱资源的C用户的方位,具体为:假设k小区距离D2D用户最远,此时蜂窝小区内的所有C用户(即所要复用资源的蜂窝用户)需将接收到的k小区基站的信号强度上报给基站BS,l=1,2,…,n,l表示C用户序号,BS对接收到的上报信息作出判断:
lre表示与D2D用户共享频谱资源的C用户的序号,表示蜂窝用户接收k基站信号强度的最大值;因为蜂窝小区内距离k小区基站最近即距离D2D用户最远的C用户接收到的信号强度最大,所以根据C用户接收到的k小区基站的信号的功率大小,本小区基站BS就可以为D2D用户分配相应的频谱资源。
本发明的有益效果是:
本发明针对蜂窝网络中存在的一对D2D用户通信的场景,提出一种简单的D2D用户复用蜂窝用户频率资源的方法,使它们通过共享频谱资源进行通信。本发明方法通过相邻小区基站来协助本小区基站完成对D2D用户的方位的确定,通过邻小区基站协助寻找到受D2D用户通信干扰最小的蜂窝用户,从而复用此蜂窝用户的频谱资源,这种方法可以有效的减小D2D用户复用蜂窝用户的资源时对蜂窝用户的干扰。同时,本方法对于蜂窝小区中存在多对D2D用户的情况同样适用,当蜂窝小区中D2D用户对的数量增加时,系统的容量会显著的提升。
附图说明
图1是本发明方法所应用的场景实例;
图2是通过计算机仿真得到的与D2D用户共享资源的C用户示意图;
图3(a)随着系统中蜂窝用户的增多采用随机选择C用户和本方法容量对比图;
图3(b)随着系统中D2D用户的增多采用随机选择C用户和本方法容量对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
为了便于理解,本发明以LTE-A系统下的D2D通信网络为例,来说明在蜂窝网络引入D2D技术,本小区基站通过相邻小区基站协助的方法来为D2D用户确定共享频谱资源的蜂窝用户,从而完成对D2D通信链路的频谱资源分配。假设系统有20MHz带宽,有i个蜂窝用户,有一对D2D用户,这里的D2D用户数可以是不同的。本发明对所有具有这种网络结构模型的场景都普遍适用的,这些D2D用户在基站的协调之下进行通信,并且D2D用户共享蜂窝用户的频谱资源。
下面结合仿真和附图对本发明做详细描述。具体包括以下步骤:
1)图1中DUE1,DUE2为D2D用户,DUE1与DUE2之间建立D2D通信链路,CUE1,CUE2,……,CUEi为蜂窝用户,基站BS0为i个蜂窝用户分配独立的频谱资源。根据3GPPTR25.913定义的LTE系统需求指标,单个小区占用系统带宽为20MHz,每个蜂窝用户占用t个基本资源块(180KHz)(t=1,2,3,…,n)。在下行时隙,D2D用户接收到相邻小区基站eNBi的信号ri,i=1,2,3,…,6,D2D用户将接收到的信号ri视作干扰信号。D2D信号对接收到的信号按强度大小进行排序o=O{|r1 |2,|r2|2,…,|r6|2},o表示从大到小的排序信息。D2D用户将该排序信息上报给本小区基站eNB0。
2)基站eNB0接收到D2D用户上报的排序信息后,根据排序信息对D2D用户的方位作出判断。假设与本小区相邻的六个小区的基站发送功率相同为Pt,信号传输路径只考虑大尺度衰落的影响,那么D2D用户接收到的信号可以表示为:
ri=cPt(di)-α(1)
di表示D2D用户与第i个相邻小区基站之间的距离,c和α是路径损耗常数。因此,根据排序信息o得到:Pk=min{|r1|2,|r2|2,…,|r6|2},Pj=max{|r1|2,|r2|2,…,|r6|2},k=1,2,3,…,6,j=1,2,3,…,6,j≠k。其中|ri|2表示D2D用户接收相邻小区基站信号的功率,Pk,Pj表示D2D用户接收相邻小区基站信号功率的最大值和最小值。由Pk,Pj与公式(1)可以得到距离D2D用户最近的小区j和最远的小区k。根据距离D2D用户最近的相邻小区就可以判断出D2D用户所处的方位,根据距离D2D用户最远的小区可以确定所要复用资源的C用户的方位。
3)根据步骤2)所述,距离D2D用户最远的小区可以确定共享频谱资源的C用户的方位。假设k小区距离D2D用户最远,此时蜂窝小区内的所有C用户需将接收到的k小区基站的信号(l=1,2,…,n,l表示C用户序号)强度上报给基站eNB0,eNB0对接收到的上报信息作出判断:
lre表示与D2D用户共享频谱资源的C用户的序号,表示蜂窝用户接收k基站信号强度的最大值。因为蜂窝小区内距离k小区基站最近即距离D2D用户最远的C用户接收到的信号强度最大,所以根据C用户接收到的k小区基站的信号的功率大小,本小区基站eNB0就可以为D2D用户分配相应的频谱资源。
图2通过计算机仿真给出了蜂窝小区内任意建立D2D通信后,在小区内找到了最佳的C用户。从图3(a)、图3(b)可以看出本发明所述资源分配方法对整个系统的容量有较大的提升。
Claims (3)
1.一种蜂窝网络中引入D2D技术的频谱资源分配方法,其特征在于,假设蜂窝系统中存在n个蜂窝用户,1对D2D用户,该资源分配方法的具体步骤为:
(1)在下行时隙,D2D用户将接收到的来自相邻各小区基站的信号视作干扰信号,对接收到的干扰信号按信号强度的大小进行排序,D2D用户将该排序信息上报给本小区基站;
(2)本小区基站根据接收到的排序信息对D2D通信用户的方位作出判断,基站认定D2D用户距离相邻小区基站越近,接收到该基站的干扰信号强度越大,反之则越小;
(3)本小区基站根据排序信息找到距离D2D用户最远的相邻小区基站,利用此基站协助本小区基站选择合适的蜂窝用户频谱资源供D2D链路复用;
其中,步骤(2)的具体步骤为:
本小区的基站接收到D2D用户上报的排序信息后,根据排序信息对D2D用户的方位作出判断;假设与本小区相邻的六个小区的基站发送功率相同为Pt,信号传输路径只考虑大尺度衰落的影响,那么D2D用户接收到的信号表示为:
ri=cPt(di)-α(1)
di表示D2D用户与第i个相邻小区基站之间的距离,c和α是路径损耗常数;因此,根据排序信息得到:Pk=min{|r1|2,|r2|2,...,|r6|2},Pj=max{|r1|2,|r2|2,...,|r6|2},k=1,2,3,...,6,j=1,2,3,...,6,j≠k,其中|ri|2表示D2D用户接收相邻小区基站信号的功率,Pk,Pj分别表示D2D用户接收相邻小区基站信号功率的最大值和最小值;由Pk,Pj与公式(1)可以得到距离D2D用户最近的小区j和最远的小区k;根据距离D2D用户最近的相邻小区可以判断出D2D用户所处的方位,根据距离D2D用户最远的相邻小区可以确定所要复用资源的蜂窝用户的方位。
2.如权利要求1所述一种蜂窝网络中引入D2D技术的频谱资源分配方法,其特征在于,所述步骤(1)是指:
在蜂窝系统中,小区内两个终端之间需要建立D2D链路,而基站无剩余的频谱资源分配给D2D链路;基站需要协调本小区的蜂窝用户与D2D用户共享频谱资源。
3.如权利要求1所述一种蜂窝网络中引入D2D技术的频谱资源分配方法,其特征在于,假设k小区距离D2D用户最远,此时蜂窝小区内的所有蜂窝用户需将接收到的k小区基站的信号强度上报给基站BS,l=1,2,...,n,l表示C用户序号,BS对接收到的上报信息作出判断:
lre表示与D2D用户共享频谱资源的蜂窝用户的序号,表示蜂窝用户接收k基站信号强度的最大值;因为蜂窝小区内距离k小区基站最近即距离D2D用户最远的蜂窝用户接收到的信号强度最大,所以根据蜂窝用户接收到的k小区基站的信号的功率大小,本小区基站BS就可以为D2D用户分配相应的频谱资源。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310279711.2A CN103379502B (zh) | 2013-07-04 | 2013-07-04 | 一种蜂窝网络中引入d2d技术的频谱资源分配方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310279711.2A CN103379502B (zh) | 2013-07-04 | 2013-07-04 | 一种蜂窝网络中引入d2d技术的频谱资源分配方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103379502A CN103379502A (zh) | 2013-10-30 |
CN103379502B true CN103379502B (zh) | 2016-02-24 |
Family
ID=49463955
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310279711.2A Active CN103379502B (zh) | 2013-07-04 | 2013-07-04 | 一种蜂窝网络中引入d2d技术的频谱资源分配方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103379502B (zh) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111711987B (zh) | 2014-01-17 | 2023-04-18 | 三星电子株式会社 | 设备到设备通信方法和装置 |
CN103763744B (zh) * | 2014-01-23 | 2017-04-05 | 东南大学 | 蜂窝小区间d2d通信传输模式切换方法 |
WO2015113690A1 (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | Sony Corporation | Communications device |
EP3174350A4 (en) * | 2014-07-22 | 2018-03-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Terminal device, base station device, communication system, communication method, and integrated circuit |
TWI566612B (zh) * | 2014-10-30 | 2017-01-11 | 宏碁股份有限公司 | 細胞重新選擇方法 |
CN104320851B (zh) * | 2014-11-14 | 2017-12-12 | 宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司 | 直通资源的配置方法和直通资源的配置系统 |
CN104717755B (zh) * | 2015-03-20 | 2019-04-16 | 西安交通大学 | 一种蜂窝网络中引入d2d技术的下行频谱资源分配方法 |
CN106209335B (zh) * | 2016-07-11 | 2019-02-05 | 东南大学 | 一种用于d2d通信系统的导频复用方法 |
CN111935833B (zh) * | 2020-07-28 | 2023-05-23 | 杭州电子科技大学 | 一种蜂窝网络中d2d通信系统的频谱复用方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101002433A (zh) * | 2004-08-10 | 2007-07-18 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 一种动态频率重用方法及装置 |
CN102123496A (zh) * | 2011-01-14 | 2011-07-13 | 北京邮电大学 | 一种基于基站定位的d2d用户对复用蜂窝用户资源的方法 |
-
2013
- 2013-07-04 CN CN201310279711.2A patent/CN103379502B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101002433A (zh) * | 2004-08-10 | 2007-07-18 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 一种动态频率重用方法及装置 |
CN102123496A (zh) * | 2011-01-14 | 2011-07-13 | 北京邮电大学 | 一种基于基站定位的d2d用户对复用蜂窝用户资源的方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
"Capacity Enhancement Using an Interference Limited Area for Device-to-Device Uplink Underlaying Cellular Networks";Hyunkee Min,Jemin Lee,Sungsoo Park,etc.;《IEEE Transactions on Wireless Communications》;20111231;全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103379502A (zh) | 2013-10-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103379502B (zh) | 一种蜂窝网络中引入d2d技术的频谱资源分配方法 | |
Peng et al. | Heterogeneous cloud radio access networks: A new perspective for enhancing spectral and energy efficiencies | |
CN104105158B (zh) | 一种基于d2d中继通信的中继选择方法 | |
CN101998420B (zh) | 协作多点通信中的协作小区集合建立方法 | |
Cheng et al. | D2D for intelligent transportation systems: A feasibility study | |
Li et al. | D2D communication mode selection and resource optimization algorithm with optimal throughput in 5G network | |
CN103260244B (zh) | 一种蜂窝系统中d2d上行资源复用模式切换方法 | |
CN104813713B (zh) | 用于设备对设备通信的ad-hoc/网络辅助的设备发现协议的系统和方法 | |
Raaf et al. | Vision for beyond 4G broadband radio systems | |
CN103298084B (zh) | 一种基于能效准则的协作多中继选择与功率分配方法 | |
Zhang et al. | Resource allocation in D2D-based V2V communication for maximizing the number of concurrent transmissions | |
CN105722236B (zh) | 一种蜂窝网络中支持全双工d2d通信的资源分配方法 | |
Salim et al. | Joint optimization of energy-harvesting-powered two-way relaying D2D communication for IoT: A rate–energy efficiency tradeoff | |
CN103701563B (zh) | 一种基于网络编码的终端直通通信方法 | |
CN102858012A (zh) | 基于imt-a标准的后续演进嵌入式d2d实现方法 | |
Zhang et al. | Energy efficient resource allocation for heterogeneous cloud radio access networks with user cooperation and QoS guarantees | |
CN104918257B (zh) | 中继协同异构蜂窝网络d2d通信资源分配方法 | |
CN102892151B (zh) | 信道协商方法、设备及系统 | |
CN104902431A (zh) | 一种lte网络中跨小区d2d通信频谱分配方法 | |
Liu et al. | Resource management in LTE-U systems: Past, present, and future | |
Ryu et al. | Development of device-to-device (D2D) communication based new mobile proximity multimedia service business models | |
CN104918207B (zh) | 异构网络中基于频谱资源分配的多d2d通信资源分配方法 | |
Xu et al. | Overlapping coalition formation games based interference coordination for D2D underlaying LTE-A networks | |
Moghaddas-Gholian et al. | Relay selection and power allocation for energy-load efficient network-coded cooperative unicast D2D communications | |
CN103686743B (zh) | 基于图论的d2d通信信道资源分配方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20171016 Address after: 710075 Shaanxi city of Xi'an province high tech Zone Road No. 25 sigma building room 0502 Patentee after: Tianyuan Ruixin communication technology Limited by Share Ltd Address before: 710049 Xianning West Road, Shaanxi, China, No. 28, No. Patentee before: Xi'an Jiaotong University |
|
TR01 | Transfer of patent right |