[发明专利]一种面向D2D通信的基站天线选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种面向D2D通信的基站天线选择方法，属于通信技术领域。

背景技术

未来蜂窝移动通信将面临超清视频传输与共享、在线游戏、基于地理位置的服务、以及海量设备互联等多种高速移动互联网数据业务。由于在营4G系统中提高小区吞吐量的方法在现有小区架构下已达性能极限，需要大力发展新型无线传输技术和网络架构，其中面向蜂窝移动通信系统的终端间通信(D2D)技术近年来引起了极大关注。基于蜂窝网络的终端间通信的基本原理是在用户终端间建立直接通信的链路，D2D通信不需要通过基站中转，在两用户之间直接建立通信链路，且由于用户之间一般距离较近，链路质量较高，可实现用户间高速数据传输，大幅降低基站负载和提高小区吞吐率。

近年来无线通信的研究结果表明，在通信系统的发射端和接收端，或者这两端同时使用MIMO(Multi-Input Multi-Output，多输入多输出)技术可以增大系统容量、提高传输性能，并且能够很好地与其它物理层技术融合，因此成为4G移动通信系统的关键技术。但是，在信道相关性强时，由多径信道带来的分集增益和复用增益大大降低，造成MIMO系统性能的大幅下降。

发射天线选择就是对信道状态信息进行判断，通过天线选择技术选择信道状态较好(能够被接受)的天线来发送相应业务信号，而将其他信道状态不好(不能被接受)的天线关闭或者只是用来发送导频而不发送业务信号。这样在最坏情况下，至少能够保证有一根天线正常工作状态，以保持通信系统的链路畅通。特别对于终端这样功率敏感器件，天线选择有更重要的意义，射频电路是UE(终端设备)成本的重要部分，通过天线选择技术，可以降低放大器数量，降低UE成本，减小功耗，实现复杂度降低。在有天线选择的MIMO系统中，需要在所有的发射天线中选择若干个发射天线用于发射信号。在发射天线的选择过程中，需要比较各种发射天线选择方案下所选择的各发射天线的接收信号与干扰噪声比(SINR,Signal to Interference-Noise Ratio)，并根据比较结果，按照一定准则确定天线选择方案；在某些情况下，比如发射端采用自适应调制的情况下，还需要计算所确定采用的发射天线选择方案下被选择的各发射天线的接收SINR，以确定被选择的各发射天线采用的调制方式。

上述研究均面向的是第四代移动通信(4G)的应用场景，未考虑小区存在D2D通信的基站天线选择问题。本发明结合D2D通信系统与天线选择技术的优点，针对第五代移动通信(5G)的需求，设计在基站配备多天线的D2D通信中进行天线选择的方法。基于如上所述的背景，本发明给出一种基于D2D通信的天线选择方法。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种面向D2D通信的基站天线选择方法，可以根据基站获取的信道信息对发射天线进行选择，由最优天线对信号进行发射，从而保证系统在各种信道条件下的性能，有效提高系统总容量。

技术方案：一种面向D2D通信的基站天线选择方法，该方法适用的系统包含一个基站，一对D2D用户和一个蜂窝用户。基站配备M根天线，D2D用户与蜂窝用户都配备单天线。在下行阶段，蜂窝用户接收基站发送的数据，D2D用户通过直接相连的链路进行D2D通信。整个传输过程分为数个传输时段，在每个传输时段末，基站获取各发射天线到蜂窝用户和D2D用户的信道状态信息，基站根据不同的天线选择策略选择相应的最优发射天线，在下一传输时段，基站根据天线选择结果选择最优发射天线进行信号发射。具体包括以下步骤：

步骤一、在各传输时段末，基站获取各发射天线到蜂窝用户和D2D用户的信道状态信息；

步骤二：基站根据步骤一中所获得的发射天线和接收天线之间的信道系数矩阵，分别以蜂窝链路容量最大化和对D2D链路干扰最小化为目标，选择最优发射天线；

对于以蜂窝链路容量最大化为目标实现系统容量最大化的天线选择方法，以下称之为策略一；以对D2D链路干扰最小化为目标的天线选择方法，以下称之为策略二。

步骤三：在下一传输时段里，根据步骤二中的策略一或策略二，选择相应的发射天线进行信号发射，在每一传输时刻反馈其信道状态信息；

步骤四：在本传输时段末，返回步骤一，并顺次实施后续步骤，根据各用户信道状态的变化对基站选择的发射天线进行动态切换，并进行下一传输阶段，直到整个传输过程结束。