[发明专利]一种蜂窝移动通信D2D系统中自适应协作传输方法

说明书

技术领域

本发明属于移动通信多输入多输出(MIMO)系统中的协作传输领域，涉及一种蜂窝移动通信系统中的协作传输方法。

背景技术

针对蜂窝移动通信系统中，小区边缘用户面临的有用信号功率低而干扰信号功率高，无法有效获得高数据传输速率的难点，近年来不断有学者提出可以通过设备与设备(Device-to-Device，D2D)之间建立直接的通信链路来有效提高小区边缘用户的数据速率。这种D2D技术在已有蜂窝移动通信环境中，使得位于小区边缘的用户可以通过共享小区其他用户的频率资源，与邻近的终端直接建立链路进行数据传输。由于D2D通信的两个用户之间的距离非常近，可以利用较小的发射功率来获得较高的数据传输速率，利用复用技术充分挖掘空间资源，最大限度地提高频谱利用率和功率效率。但是不可避免地会带来显著的同频干扰(ICI)，制约了系统可达传输速率的提升。

针对基站与小区用户0通信时对D2D用户1产生的干扰，选择合适的通信模式，使得系统总的性能最好。基站在发送信号时，有两种常用的预编码处理模式，最大化速率(maximum rate,MR)预编码和干扰消除(interference cancellation,IC)预编码模式：在IC模式下，基站利用D2D用户1反馈的信道信息对其做干扰抑制；在MR模式下，基站需要获取小区用户0反馈的信道信息，对小区通信链接做最大化速率预编码处理。两种协作模式的不同在于在IC模式下，基站不仅需要小区用户0反馈的信道信息，同时需要D2D用户1反馈的信道信息，需要额外地反馈信道信息来消除D2D用户受到的干扰；而在MR模式下，基站仅需要小区用户0反馈的信道状态信息，因而反馈链路负荷明显减小，系统延时也会随之降低。两种协作模式在不同应用场景中能够获得不同的系统可达速率，因而一个实际系统可以在两种模式中进行切换，以实现最大速率传输。

现有的MR和IC模式评估方案都是建立在假设基站能够获知理想信道信息的基础上，但是在实际应用场景中，无论是时分双工(TDD)还是频分双工(FDD)系统，这一假设都很难得到满足。若系统采用时分双工(TDD)，发送端可以通过互易性原理，在基站估计上行链路信道信息并将其作为下行链路的信道信息，但是上行链路和下行链路并不是完全对称的，因而基站通过互易性获得的信道信息中就不可避免就存在估计误差。若系统采用频分双工(FDD)，通常由用户终端来估计下行链路信道信息，然后用户通过反馈链路将下行链路的信道信息反馈给基站，但是实际系统中用户可以反馈的信息量是有限的。用户为了满足反馈链路的容量要求，往往是先将信道信息进行量化，然后将量化后的信息通过有限的比特反馈给基站，最后基站根据此反馈信息尽可能地恢复出信道信息。这种方案就会导致基站获得的系统信道信息与真实的信道信息之间存在一定的量化误差，此量化误差的大小由反馈链路的容量决定。此外采用反馈机制时还有反馈链路带来的信息延时问题，即基站获得的反馈信息并不是当前时刻的信道信息，而是在一段延时之前的信道信息。在上述诸多因素的影响下，基站获得的下行链路信息与真实的信道信息并不完全匹配，导致基于理想信道信息的自适应传输方案性能显著下降，因此我们需要研究在基站只能获知非理想信道信息的条件下，MR和IC协作模式的自适应切换问题。

发明内容

技术问题：本发明提供一种能够有效的应用于实际场景中，在基站端只能获得延时有限反馈信道信息、获得的信道信息存在量化误差、反馈延时和路径损耗等非理想因素的情况下，能够支持设备到设备直接通信，有效提高系统的可达传输速率和频谱利用率的蜂窝移动通信D2D系统中自适应协作传输方法。

技术方案：本发明的蜂窝移动通信D2D系统中自适应协作传输方法，包括如下步骤：