[发明专利]基于IMT-A标准的后续演进嵌入式D2D实现方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及终端直通D2D的传输机制，可用于IMT-A标准后续演进的蜂窝网络。

背景技术

D2D技术是一种近年来学术界和工业界所密切关注和研究的无线通信新技术。所谓D2D技术，是指在不影响整体蜂窝网络运行的情况下，蜂窝小区内终端设备之间建立通信链路进行直接通信，不通过基站中转的数据传输技术。通过引入D2D技术，可以实现蜂窝资源的重用、提高传输效率、降低终端能耗，进而大幅提高蜂窝系统的整体性能。已有研究表明，采用D2D机制的蜂窝系统容量可以提升3-7倍之多，可有效缓解通信资源制约带来的影响。

诺基亚公司是工业界在D2D领域的主要推动者，基于IMT-A的D2D技术研究始于2008年左右，在2009至2010年间有较多讨论和学术成果出现。目前的学术研究方向主要集中在系统建模、性能分析、模式选择、功率控制、资源分配、干扰控制与抵消、以及基于D2D的协作中继与网络编码等。当前虽发布了一些初步的学术成果，但这些结论的成熟度与实用性仍很有限，研究成果大都是在特定的模型下所取得。而对于具体的D2D关键技术，已公开的研究成果仍然有限，所提出的观点、算法等缺少学术争论与相互印证。

D2D系统可基于频分双工FDD，也可基于时分双工TDD，二者各有利弊。Klaus Doppler在文章“Device-to-Device Communications:Functional Prospects for LTE-Advanced Networks”中介绍了一种基于3GPP LTE-A蜂窝网中的D2D工作流程。虽然该方法能在现在有的3GPPLTE-A网络中实现嵌入式D2D服务，但在功率控制和模式选择上仍存在缺陷。并且国外对D2D的研究多是针对基于频分双工系统的，在进行非对称业务的数据交换时，频谱利用率不高。

与此相反，TD-LTE由于其能够灵活配置频率、调整上下行时隙比例等技术上的优势越来越受到人们的重视。目前，基于TD-LTE网络中嵌入D2D通信的研究并不多，YuLi在文章“Adaptive TDD UL/DL slot utilization for cellular controlled D2D communications”中介绍了一种在TD-LTE网络中D2D自适应共用上行或下行资源的策略，并在该策略的基础上引入了一种D2D建立机制。然而该方案是建立在一种理想的具有严格功率控制的环境下，忽略了D2D用户对蜂窝用户的影响，在应用中有着很多局限性，在实际操作中效果并不理想。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有技术的不足，提出一种基于IMT-A标准的后续演进嵌入式

D2D实现方法，即在现有蜂窝网络的基础上，对终端与其邻近终端进行扩展，实现两者的直达通信，提高系统的频谱利用率。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

（1）基站定期与各用户建立联系获得用户与基站间信道状态信息，并通过全球定位系统GPS得到用户位置信息，形成邻近用户列表；

（2）在传输帧的下行时期，用户获得上行资源分配信息并在传输帧的上行时期，用户按照上行资源分配信息感知邻近用户，获得邻近用户功率等级列表并上传到基站；

（3）基站结合邻近用户列表、用户与基站间信道状态信息以及用户上传的邻近用户功率等级列表，形成全网信道增益列表，该全网信道增益列表，是指基站端获知每个用户的位置信息、每个用户到基站的信道状态信息，以及用户之间的平均信道增益；

（4）基站根据全网信道增益列表，按照满足终端直通D2D传输所需的最小用户服务质量QoS需求的准则，形成终端直通D2D潜在簇，该潜在簇是指以发射用户为中心，包括与其能建立终端直通D2D连接的用户集合；

（5）终端用户通过控制信道与基站建立连接，并发送业务请求；

（6）基站根据全网信道增益列表和用户服务质量QoS需求，以及终端直通D2D潜在簇信息，结合频率、功率以及空间资源的联合优化分配方法，从非正交资源复用模式、正交资源复用模式以及标准蜂窝模式中选择最优的传输模式；

（7）基站根据模式选择的结果为终端用户分配时间、频率、功率以及空间资源；

（8）经过模式选择和资源分配后，终端用户与目标用户建立通信，并根据选择的最优传输模式确定通信方式以及系统传输帧，若选择非正交资源复用模式或正交资源复用模式，则终端用户在传输期中与目标用户进行终端直通D2D通信，若选择标准蜂窝模式，则终端用户在传输期中与目标用户进行标准蜂窝通信。