CN107087248A - 利用单基站定位信息的d2d用户发现方法 - Google Patents

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丛海波
鲍菲菲
施云
杨梦霞
陈洪洋
束锋
陆锦辉
孙阳
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Abstract

本发明采用利用单基站定位信息的D2D用户发现方法。该方法首先使用到达角（AOA）估计技术测算出信号的到达角，然后使用到达时间（TOA）测出信号的到达时间，从而能够获知移动用户相对于基站的方位，然后通过两点之间的距离公式能够大体得到可能的邻居用户。接着，通过基站测出信道状态，根据信道状态的相似性判断来确定主用户的邻居。最后，基站知道邻居信息，通过优化算法同意D2D连接发送给主用户，主用户确定邻居之后给邻居发送信息。本发明只需一个单基站，通过结合TOA,AOA和CSI的信道状态来实现D2D通信。

Description

利用单基站定位信息的D2D用户发现方法
技术领域
本发明涉及移动通信、无线定位技术领域。
背景技术
随着移动通信和多媒体技术的快速发展，无线资源紧缺的的问题日益突出，传统的蜂窝面临着严峻的挑战。对于蓝牙而言，D2D不需要繁琐的匹配，直接就可以实现，并且传输速度较蓝牙更快；对于WIFI而言，D2D的传输距离更远且同时保证用户体验质量。所以我们应采用D2D通信技术。目前D2D的用户发现主要分为两种，一种是利用基站发现潜在的邻居用户，另一种是主用户通过发送发现信号自主的发现邻居用户。在没有基站的情况下，发现用户需要D2D一直发送搜寻信号，这对移动用户来说十分耗能和耗时的，如果仅依靠基站发现邻居用户，往往又不够准确。因此基于单基站定位信息的D2D用户发现方法应运而生。
K.Doppler等人将D2D功能部署到LTE蜂窝系统，来实现D2D通信，但在调度和传输信号序列方面仍然不能与现有的LTE系统完全兼容。还有利用蜂窝系统的广播来发现邻居用户的，然而在广播模式中，需要发现邻居用户而增加的频率检测将消耗很大的能量。所以，目前关于D2D用户发现方法还不够成熟。
发明内容
随着移动用户和移动数据业务数量的急剧增长，有限的无线电频谱资源和无线多媒体业务的需求越来越大，因此，为了解决这个问题，D2D通信技术的实现十分有益。本发明采用利用单基站定位信息的D2D用户发现方法。
首先，使用到达时间(TOA)测出到达信号所需的时间，然后采用到达角(AOA)估计技术测算出直径信号的到达角，即根据天线阵列中各阵元接收的数据估计协方差矩阵，对协方差矩阵进行特征值分解，获得特征值和特征向量，找出协方差矩阵最小特征值的数目与其相对应的特征向量，寻找与协方差矩阵的特征向量正交的阵列方向向量，获知移动用户相对于基站的方位。接着基于主用户的相对位置，根据两点之间的距离公式，筛选出可能的邻居用户。然后根据筛选出的可能的邻居用户，利用单基站测出信道状态，判断主用户与邻居用户的信道状态，根据相似性确定邻居用户。最终，基站知道邻居用户信息，根据优化算法，同意D2D连接，将信息发送给主用户。主用户知道之后，允许执行D2D通信。从而实现了D2D通信。
附图说明
图1利用单基站定位信息的D2D用户发现方法原理图。
图2基于到达角(AOA)估计直径到达信号到达角的原理图。
具体实施方式
本发明所述的基于多参数估计的单基站移动用户定位方法，包含以下几个步骤：
1.使用到达时间(TOA)测出信号到达所需的时间。
2.使用到达角(AOA)估计到达信号的到达角，获得移动用户相对于基站的方位。根据天线阵列中各阵元接收的数据估计协方差矩阵，对协方差矩阵进行特征值分解，获得特征值和特征向量，寻找与协方差矩阵的特征向量正交的阵列方向向量，从而确定了移动用户相对于基站的方位。
3.使用TOA，根据公式d＝c×t(c为光速)测算出单基站与移动用户之间的距离，再根据到达角测出的方位，确定主用户的具体位置，然后邻居用户以主用户为基准，从而获得相对于主用户的大概位置，利用两点之间的距离公式：
公式中的(x1，y1)为主用户的位置，(xi，yi)为邻居用户位置。
4.基站测出各邻居用户的信道状态，通过公式：
CSI＝|r1-r2| (2)
r1为主用户的信道状态，r2为邻居用户的信道状态。确定阈值，当CSI<＝1的时候，即可认为信道状态相似，从筛选出的邻居用户中确定真正的邻居用户。
5.基站知道邻居用户之后，通过优化算法，同意D2D连接，将信息发送给主用户，主用户确认信息之后，然后实现D2D通信。

Claims (5)

1.基于多参数估计的单基站移动用户定位方法，其特征在于包含以下步骤：
S1：使用到达时间(TOA)测出信号到达所需的时间；
S2：使用到达角(AOA)估计到达信号的到达角，获得移动用户相对于基站的方位；
S3：测算出各移动用户相对于主用户距离；
S4：基站通过信道状态相似性判断筛主用户的邻居用户；
S5：基站知道邻居信息，反馈给主用户进行D2D连接。
2.如权利要求1所述的利用单基站定位信息的D2D用户发现方法，所述步骤S2进一步包括：根据天线阵列中各阵元接受的数据估计协方差矩阵，然后进行特征值分解，在阈值中确定最小特征值，从而来估计入射信号的个数，计算出MUSIC空间谱，即得出到达角。
3.如权利要求1所述的利用单基站定位信息的D2D用户发现方法，所述步骤S3进一步包括：根据两点之间的距离公式，测出主用户与邻居用户的距离di,根据di来筛选出主用户的邻居用户。
4.如权利要求1所述的利用单基站定位信息的D2D用户发现方法，所述步骤S4进一步包括：根据信道状态相似性，基站判断邻居用户的信道状态，根据相似性从筛选的邻居用户中确定实际的邻居用户。
5.如权利要求1所述的利用单基站定位信息的D2D用户发现方法，所述步骤S5进一步包括：基站知道邻居信息之后，根据优化算法，同意D2D连接，并将信号发送给主用户，从而实现D2D通信。
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