[发明专利]一种基于终端直通中继通信的资源分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于终端直通(D2D)中继通信的资源分配方法，利用LTE-Advanced蜂窝网络、D2D通信和中继技术，通过基站进行集中式的资源调度，适用于未来的混合系统(Hybrid System)。 

背景技术

近年来，第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)技术因其展示出的高数据速率、高系统容量等优势，得到了全球范围内的瞩目，大量的研究力量已经或正在为它的发展做贡献。可以预见，LTE技术将是实现IMT-Advanced技术提案的坚实基础，并且LTE技术研究现已步入了LTE-Advanced阶段。 

对于蜂窝机制来说，主要优点在于便捷的资源分配和功率控制，同时明显的缺点在于对无线频谱资源的未充分利用，而无线频谱紧张的问题又日益严峻。针对这一情况，一种新的无线接口技术，终端直通(Device-to-Device,D2D)技术被提出，以形成一种新的通信模式，一经提出便得到广泛关注。D2D不仅工作在授权频段，并且接受基站的协助调度，具有低成本、灵活性，可以带来高效率的频谱利用，缓解基站负载，降低能源消耗。未来的混合系统(Hybrid System)中，D2D通信将是一个重要的组成部分。 

如果D2D发送端和接收端之间相距过远，或者他们之间的直接链路信道质量不够好，不足以进行D2D通信，这时候就需要借助中继(Relay)来实现D2D通信。但是，利用D2D用户附近的空闲用户来充当移动中继进行D2D通信，将会有多种干扰链路混合，使得干扰问题变得更加复杂，同时，由于中继系统需要采用2个传输时间间隔(TTI)来进行一次传输，因而相较于直连模式，吞吐量会不可避免的有所下降，因此资源分配的目标应集中在降低D2D用户资源分配失败概率，提高系统的总体应用性和适用性。 

发明内容

本发明的目的是提供一种基于终端直通(D2D)中继通信的资源分配方法，在D2D中继通信的干扰分析基础上，提供一种可靠的高性能的基于LTE-Advanced蜂窝网络的D2D中继通信的资源分配方案，以降低D2D资源分配失败的概率，使更多的D2D用户可以进行通信，提高系统的总体适用性。 

本发明的技术方案如下：一种基于终端直通中继通信的资源分配方法，其特征在于：在单个小区中LTE-Advanced蜂窝网络与D2D系统构成混合网络，蜂窝网络的双工方式为时分双工，D2D以复用的模式利用小区内蜂窝通信的上行资源，包括与基站的交互、 资源记录表的更新、资源的申请与分配、中继节点的选取过程；首先根据轮询准则，保证通信质量为前提，将系统资源分配给活跃蜂窝用户，然后根据最大化资源利用率准则，利用遗传算法来为小区中的D2D用户选择最合适的资源进行复用，目标是最小化资源分配失败的概率，在保证蜂窝用户正常通信的基础上，使更多的D2D用户可以进行通信；包括以下步骤： 

步骤1:假设所有的蜂窝用户以固定功率P_CO进行通信，而所有的D2D用户的发送功率则固定为P_SO，所有的用户终端UE，包括活跃的、空闲的蜂窝用户和D2D用户都一直与基站保持着连接并周期地与基站交换信息，即使是正在进行D2D通信的用户，仍然要受基站控制； 

步骤2:上行蜂窝信道集合记为，所有的无线资源分配和调度都由基站完成，基站维持着一个本小区资源分配实时状况的信道记录表，记作ChnTable，用于记录各信道的使用情况，只要资源分配信息发生了变化，基站就会对其进行更新，一个信道内最多同时共存一个蜂窝用户和一对基于移动中继的D2D用户； 

步骤3:N个蜂窝用户C_UEs使用N个不同的上行蜂窝信道与基站进行通信，彼此之间没有干扰，资源分配工作由基站完成，并在ChnTable中记录更新； 

步骤4:当有潜在的D2D通信可能时，D2D发送用户S_UE和接收用户D_UE分别将它们的位置信息报告给基站，这一过程利用内置的全球定位系统GPS或者北斗卫星导航系统BDS模块来完成，并根据干扰模型来进行蜂窝用户和D2D用户的信号干扰噪声比SINR计算，由基站来决定是否准许进行D2D尝试，如果不合适的话，该对D2D用户会被基站拒绝并进入等待队列；