CN102821391B - 基于距离比的d2d链路频谱分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于距离比的D2D链路频谱分配方法，属于无线通信技术领域。本发明在一个小区内选择一条利用小区上行链路进行通信的D2D链路，首先选择该小区内符合距离比条件的基站用户，并将该基站用户的频谱资源与D2D链路进行共享；如果不能共用频谱，再为该D2D链路单独划分频谱。通过以上方法，本发明解决了D2D***中的干扰问题，从而获得容量提升，保证可靠D2D通信，同时本发明还极大地简化了D2D链路频谱选择标准，有利于基站快速完成D2D链路的频谱分配。

Description

基于距离比的D2D链路频谱分配方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，具体的说，涉及一种基于距离比的D2D链路频谱分配方法。
背景技术
D2D通信是在一种***的控制下，允许终端之间通过复用小区资源直接进行通信的新技术，它具有多种优势：能够增加蜂窝通信***频谱效率，提高瞬时速率，降低终端发射功率，在一定程度上解决无线通信***频谱资源匮乏的问题。D2D重复利用小区频谱资源，通过一条链路相互之间传输数据，基站可以控制基站用户和D2D用户的资源分配。
然而在蜂窝网络的D2D***的一个主要问题是如何进行干扰协调以避免对蜂窝网络产生有害的干扰，来获得D2D***容量的提升，或者保证可靠的D2D通信。
发明内容
本发明的目的在于解决D2D***中的干扰问题，从而获得容量提升，保证可靠D2D通信，提供一种基于距离比的D2D链路频谱分配方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
基于距离比的D2D链路频谱分配方法，通过以下方法实现：
（a）在一个小区内选择一条D2D链路，该D2D链路利用小区上行链路进行通信；
（b）通过如下步骤选择小区内符合条件的基站用户：
（b1）设定一个门限值                                                ，使：
                                                  （1）
其中：
CT代表基站用户，DR代表D2D链路上的接收用户且，DT代表D2D链路上的发送用户且，因此表示接收用户的有用信号功率，表示接收到的基站用户的干扰功率；
（b2）由（1）式得到：
                                           （2）
根据（2）式选择基站用户，若选择出至少一个满足（2）式条件的基站用户，则进入下一步，反之则为该D2D链路分配其专用频谱资源，其中B代表基站，表示基站用户到接收用户的距离，表示基站用户到基站的距离，表示基站用户的有用信号功率，表示路径损耗指数；
（c）选择D2D链路的通信频谱，其主要实现方法如下：
（c1）选择出满足条件的基站用户后判断每个基站用户是否单独使用一个频谱资源，若至少一个基站用户是单独使用一个频谱，则排除已和其他D2D链路共用频谱的基站用户，选择出满足条件的候选基站，并进入下一步，反之则为该D2D链路提供其专用频谱资源；
（c2）计算候选基站用户中每个基站用户到两个D2D接收用户的距离之和与到基站距离的比值，其中为正整数且不大于候选基站用户数目；
（c3）根据每一个候选基站相对应的比值，选择出满足条件：
                                                 （3）
的基站用户，让该D2D链路共享选中的基站用户的频谱。
进一步的，所述步骤（b1）中：
                                       （4）
同时：
                                         （5）
其中所述为路径损耗常数。
再进一步的，所述步骤（b2）的具体实现步骤如下：
（b2a）由于门限值为固定值，因此令，则通过（5）式得到：
                                               （6）；
（b2b）设D2D链路上的两个接收用户分别为和，且所述接收用户同时也是发送用户，即为D2D用户，那么选择同时满足以下两个条件的基站用户：
（I）该基站用户到D1的距离与到基站的距离之比，
（II）同时该基站用户到D2的距离与到基站的距离之比。
为了更好的实现本发明，所述步骤（c2）中基站用户到该D2D用户的距离与到基站距离各自的比值之和计算公式如下：
                                       （7）。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明解决了D2D链路通信中的干扰问题。首先为了保证D2D内部之间的正常通信，本发明设定了一个门限值，选择一定距离外的基站用户以避免D2D链路对基站接收信号造成干扰；其次由于D2D是双向通信，DR即为DT，为了保证D2D内部与外部之间正常通信，本发明要求D2D的基站用户到每一个接收用户的距离与到基站的距离之比均要满足的条件，这样该分配方法不仅实现方式简单，同时充分保证了基站用户、基站、接收用户三者之间不会出现任何的干扰，便于通信的正常进行。
（2）本发明在实现的第一步中，所述D2D链路利用小区上行链路进行通信，这样由于上行链路采用的是功率控制技术，因此可以设定基站接收到的基站用户功率相同，即等于，这样对一条D2D链路来说为确定值，大大简化了公式；与此同时，利用小区上行链路进行通信，D2D链路不会对基站用户的接收信号造成干扰，这样可以一举多得。
（3）本发明中只需首先选择符合条件的基站用户，再在符合条件的基站用户中通过公式选择值最大的基站用户，即找出其频谱适合重复利用的基站用户，该实现方法极大地简化了D2D链路频谱的选择标准，有利于基站快速完成D2D链路频谱分配。
（4）本发明优先考虑基站用户的频率，再找到符合要求的基站用户后，则使用该用户的频谱资源；若未找到满足该条件的基站用户时，还可以为该D2D链路分配专用的频谱资源。通过以上方法能使小区频谱的得到充分使用，在没有找到满足条件的基站用户时及时分配专用频谱资源，有效的保证了D2D链路的可通行性。
附图说明
图1为本发明—实施例中D2D链路和蜂窝链路共存的小区模型；
图2为本发明—实施例中D2D共用上行用户频谱和D2D专用频谱图；
图3为本发明—实施例中D2D链路之间使用时分复用的通信图；
图4为本发明—实施例中频谱分配算法实现流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1所示的小区模型，该小区中有多个基站用户和多对D2D链路。我们将D2D通信链路引入一个蜂窝小区，在所有用户向基站上报了位置后，由于上下行链路通信负载的不均衡性，无论D2D链路是使用用户的频谱还是单独划分频谱，我们都考虑D2D链路利用小区上行链路进行通信。
如图2所示，该D2D链路不会对基站用户的接收信号造成干扰，但是会对基站接收信号造成干扰，可以采用限制D2D链路的发射功率来解决对基站用户的干扰。
首先选择共用基站用户的频谱资源。在选择共用基站用户频谱资源时要注意：不能选择离自己的接收用户太近的基站用户的频谱，避免对D2D接收用户产生较大的干扰。
因此为了保证D2D的正常通信，我们要求D2D接收用户的有用信号功率与基站用户的干扰信号功率比值大于一个门限值，设该门限值为，通过上述得知：
                                                （1）
其中（1）式中表示D2D接收用户的有用信号功率，表示接收到的基站用户的干扰功率。
D2D接收用户的有用信号功率：
                                       （4）
其中（4）式中的表示路径损耗常数，表示路径损耗指数，表示基站用户到D2D接收用户的距离，表示基站用户的发射功率。
并且同时：
                                    （5）
将（4）式和（5）式代入（1）式可得：
                                        （2）
将基站所在位置表示为（0，0），将基站用户的位置表示为（x，y），因此接收用户的位置为（a，b），用坐标表示如下所示：
                                （8）
令，我们利用小区上行频带的同时上行采用功率控制技术。
在基站接收到的基站用户功率相同时，即该功率等于，这样对于一条D2D链路来说，R值为恒定值，其中所述R是满足D2D共享频谱通信要求的最小距离比值。因此（8）式说明的意义是：如果基站用户到D2D接收用户的距离和到基站距离的比值大于，即：
                                                  （6）
就可以选择该基站用户的频谱用作D2D通信。
如图3所示，为了保证D2D能够进行双向通信，采用时分复用的D2D进行通信，这样D2D的发送用户同样也是接收用户，即为D2D用户，DR=DT，我们将一对D2D链路的两个用户分别表示为和，那么任意一个基站用户到的距离与到基站的距离之比为，都要满足：
                                            （9）
                                             （10）
这样才符合设定的通信要求。
若没有基站用户同时符合（9）式和（10）式的要求，则为该D2D链路分配专用的频谱资源。
在满足上述所有要求后，通过下述算法决定基站用户的频谱资源：
设满足要求的基站共有N个，分别为，然后判断每个基站用户是否已经和其他D2D链路共用频谱，如果是，则不再把它作为该D2D链路的候选基站用户。在经过筛选后得出，可以作为候选基站用户共有K个，分别为，，我们把它们称作候选基站用户。
此时若，则表示没有符合要求的候选基站，那么我们为该D2D链路分配专用的频谱资源。
若，则分别计算这K个候选基站用户到该D2D用户的距离与到基站距离各自的比值。对第K（）个候选基站用户，得到：
                                           （7）
然后求出满足下面等式的用户：
                                                 （3）
也就是选择使取得最大值的那个候选基站用户，让D2D链路共享该基站用户的频谱。
最后基站通知D2D链路上的用户使用该频谱。
这样，如图4所示，便很好的实现了该频谱分配方法。
按照上述实施例，便可很好的实现本发明。

Claims (4)

1.基于距离比的D2D链路频谱分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
（a）在一个小区内选择一条D2D链路，该D2D链路利用小区上行链路进行通信；
（b）通过如下步骤选择小区内符合条件的基站用户：
（b1）设定一个门限值                                               ，使：
                                                  （1）
其中：
CT代表基站用户，DR代表D2D链路上的接收用户且，DT代表D2D链路上的发送用户且，因此表示接收用户的有用信号功率，表示接收到的基站用户的干扰功率；
（b2）由（1）式得到：
                                           （2）
根据（2）式选择基站用户，若选择出至少一个满足（2）式条件的基站用户，则进入下一步，反之则为该D2D链路分配其专用频谱资源，其中B代表基站，表示基站用户到接收用户的距离，表示基站用户到基站的距离，表示基站用户的有用信号功率，表示路径损耗指数；
（c）选择D2D链路的通信频谱，其主要实现方法如下：
（c1）选择出满足条件的基站用户后判断每个基站用户是否单独使用一个频谱资源，若至少一个基站用户是单独使用一个频谱，则排除已和其他D2D链路共用频谱的基站用户，选择出满足条件的候选基站，并进入下一步，反之则为该D2D链路提供其专用频谱资源；
（c2）计算候选基站用户中每个基站用户到两个D2D接收用户的距离之和与到基站距离的比值，其中为正整数且不大于候选基站用户数目；
（c3）根据每一个候选基站相对应的比值，选择出满足条件：
                                                 （3）
的基站用户，让该D2D链路共享选中的基站用户的频谱。
2.根据权利要求1所述基于距离比的D2D链路频谱分配方法，其特征在于，所述步骤（b1）中：
                                       （4）
同时：
                                         （5）
其中所述为路径损耗常数。
3.根据权利要求2所述的基于距离比的D2D链路频谱分配方法，其特征在于，所述步骤（b2）的具体实现步骤如下：
（b2a）由于门限值为固定值，因此令，则通过（5）式得到：
                                                （6）；
（b2b）设D2D链路上的两个接收用户分别为和，且所述接收用户同时也是发送用户，即为D2D用户，那么选择同时满足以下两个条件的基站用户：
 （I）该基站用户到D1的距离与到基站的距离之比，
（II）同时该基站用户到D2的距离与到基站的距离之比。
4.根据权利要求3所述的基于距离比的D2D链路频谱分配方法，其特征在于，所述步骤（c2）中基站用户到该D2D用户的距离与到基站距离各自的比值之和计算公式如下：
                                       （7）。
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