[发明专利]蜂窝网络中嵌入式D2D环境下邻近用户间的发现方法

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的邻近用户发现机制，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。所谓嵌入式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，不通过基站中转的无线传输技术。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。

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。而这些问题的讨论都是基于嵌入式D2D邻近用户发现技术的。

目前邻近用户探测的主要分为主动探测技术和被动探测技术两种。F. Baccelli, N. Khude, R. Laroia, et.al. 的文章 “On the Design of Device-to-Device Autonomous Discovery”提出了一种适用于Wi-Fi网络的主动周期性邻近用户探测技术，该方案适用于无中心控制的非许可频段D2D通信，不能最大化利用蜂窝网络中嵌入式D2D环境下引入基站作为中心控制参与用户探测所带来的收益并且对于正在进行通信的用户也无法完成探测过程。

Jungha Lee, Jaheon Gu, et.al. 的文章“A Session Setup Mechanism Based on Selective Scanning for Device-to-Device Communication in Cellular Networks”提出了被动事件触发性的D2D通信链路建立方式该方案与主动探测相比减少了周期性探测邻近用户的开销，但是在通信发起过程中进行用户发现，增加了用户等待时间，同时该方案只适用于源目的用户间的发现无法获取源目的用户的周围邻近用户信息，无法提供足够的信息使基站进行有效合理的模式选择与资源分配。

在嵌入式D2D系统中，所有在小区内注册用户都可能是目标探测用户。如何在IMT-A系统中实现高效、无干扰的邻近用户探测是需要进一步研究、解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有技术的不足，提出一种在蜂窝网络中嵌入式D2D环境下邻近用户间的探测方法，即在现有蜂窝网络的基础上，利用基站作为中心控制，实现高效、无干扰的邻近用户探测。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

一种蜂窝网络中嵌入式D2D环境下邻近用户间的发现方法，包括如下步骤： 

（1）当有新用户加入网络时，用户向基站发起入网申请，在标准蜂窝通信用户接入过程基础上，基站为新入网用户分配用于邻近用户探测的时频资源块；

（2）未发起通信的静默用户按照分配的时频资源块在规定的时间和频率上，以恒定功率发送已知的确定信号，我们将该信号称为探测信号；

（3）静默用户在其他空闲时隙通过频谱检测，探测周围环境中静默用户的探测信号以及通信用户解调参考信号，利用接收的探测信号以及解调参考信号的时间、频率以及接收功率等级信息，形成邻近用户功率等级列表，并上传基站，该功率等级列表包括接收信号的时间、频率以及到达接收用户的功率等级信息；

（4）正在进行通信的用户，包括蜂窝通信用户和D2D通信用户，按照已有的通信机制正常通信，不进行邻近用户探测；

（5）基站收到用户发送的邻近用户功率等级列表后，对照探测时频资源分配与用户的映射关系以及通信用户参考信号频率与用户的映射关系，检索出用户的邻近用户，并结合事先已知的探测信号发送功率以及通信用户发送功率获得用户与邻近用户间的平均信道增益；

（6）基站利用静默用户的邻近通信用户信息，利用信道的互惠性获得通信用户的邻近用户及功率等级信息； 

（7）基站结合静默用户邻近用户功率等级信息以及通信用户邻近用户功率等级信息，获得全网的网状拓扑，形成全网信道增益列表，该全网信道增益列表包括用户到基站以及用户之间的平均信道增益。

所述的方法，其中步骤（1）所述的基站为新入网用户分配用于邻近用户探测的时频资源块，按如下步骤进行： 

（1a）新入网用户搜索小区主同步信号，实现符号同步；并根据主同步信号搜索辅同步信号，实现帧同步；

（1b）用户实现同步后，通过广播信道以及物理下行共享信道获得系统信息，系统信息包括带宽、上下行配置信息、随机接入信道参数、功控参数；