[发明专利]基于D2D组间通信的多用户协同传输方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及蜂窝通信技术领域中的一种基于D2D组间通信的多用户协同传输方法。本发明可以实现蜂窝通信与终端直达通信共存的混合网络中不同D2D通信组中用户间的信息交互。

背景技术

作为蜂窝网下的短距离通信技术，终端直达技术(Device-to-Device，D2D)能实现终端设备之间的直接通信，在节省资源、减小干扰和提升传输效率等多方面有巨大的优势。在下一代宽带蜂窝移动通信系统中融合D2D技术，将显著改善网络结构、增强覆盖、提高系统容量。

终端设备受尺寸、硬件和复杂度等众多限制，很难配置多根相互独立的天线。为了获取系统的空间分集增益或复用增益，可采用虚拟多输入多输出MIMO技术动态的将多个单天线发送或接收的用户配成一对，形成虚拟的多输入多输出MIMO发送。此时，利用空时编码技术，发送端之间相互协作，构成虚拟多输入多输出MIMO系统。网络编码技术允许中间节点对接收到的数据包进行编码，而不是像传统通信网络中那样只是进行存储转发，具有提高传输效率、减少数据包的传输次数、节省资源等优势。

D2D组间通信将D2D技术、虚拟多输入多输出MIMO技术和网络编码技术有效结合，可以同时获取多天线系统带来的分集增益和复用增益，提高系统容量和传输效率，降低系统能量消耗。

中国民航大学申请的专利“基于簇用户协作的虚拟MIMO中继传输方法及系统”(专利申请号：201010207280.5，公开号：101873161A)公开了一种用户终端与基站间采用虚拟多输入多输出MIMO传输技术。该专利申请依据用户终端在小区内的分布情况，将空间相邻的若干个用户终端划分为一个簇，小区由多个簇组成；将簇内用户终端间信道建模为莱斯信道；将用户终端与基站间信道建模为多径瑞利衰落信道；使同一簇内两个用户终端相互协作在三个时隙内完成用户终端到基站的信息传输。系统包括有多个用户终端和与多个用户终端进行通信的基站，所述的相邻的若干个用户终端组成的簇，相互协作，在三个时隙内完成用户终端到基站的信息传输。该专利申请存在的不足是，该方法在簇内用户间通信时需要在基站的辅助下进行，增加了基站的负担，占用了无线资源。

北京邮电大学申请的专利“基于位置信息的D2D分簇多播方法”(专利申请号：201210032993.1，公开号：102595314A)公开了一种蜂窝网络中基于位置信息的D2D分簇多播方法，其操作步骤是：终端将其所在地理位置、传输距离及其剩余能量信息都上传给基站；基站根据获得的D2D区域中的所有终端信息，使用基于地理位置的分簇方法对其进行分簇后，给全部终端下发分簇信息；所有终端收到分簇信息后，采用多播传输模式实现两跳传输，保证区域中的所有终端都能可靠接收到源终端数据。该专利申请存在的不足是，该方法由于终端设备受尺寸、硬件以及复杂度的限制，只能部署单天线，在进行多播发送时，无法利用多输入多输出MIMO系统获取分集增益和复用增益。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种基于D2D组间通信的多用户协同传输方法，以实现提高系统容量、频谱利用率和传输效率的目标。虚拟多输入多输出MIMO技术可以形成虚拟多输入多输出MIMO系统，解决D2D用户端受尺寸、硬件以及复杂度等限制的条件下无法配置多天线的难题，D2D技术可以实现提高系统容量的目标，空时编码技术可以实现提高频谱利用率的目标，网络编码技术可以实现调传输效率的目标。

本发明实现的基本思路是：首先，由在D2D通信范围内的通信用户组成D2D通信组，利用D2D技术完成组内通信；然后利用虚拟多输入多输出MIMO技术通过空时编码的方式，将组内各用户信息协同发送给基站；最后，基站将接收信号利用网络编码技术，广播给两个通信组。

为实现上述目的，实现本发明的具体步骤如下：

(1)组内通信：

1a)将一个D2D通信范围内的多个通信用户组成一组通信组1，将另一个D2D通信范围内的需要与通信组1内各用户进行信息交互的其他通信用户，组成一组通信组2；

1b)通信组1与通信组2分别对各自组内的每个用户采用D2D的方式与组内其他用户交互信息，每个用户获得各自组内其他用户的信息。

(2)用户编码：

对通信组1和通信组2内各用户的信息序列进行信道编码，分别得到每个用户的信息编码序列。

(3)用户向基站发送消息：