[发明专利]协作式D2D传输系统中基于星座旋转的干扰避免方法

说明书

技术领域：

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种协作式D2D传输系统中基于星座旋转的干扰避免方法。

背景技术：

随着移动多媒体、社交网络、车联网等新型应用的不断涌现，用户对通信系统服务质量的要求也与日俱增。然而，传统的蜂窝通信技术依赖于集中式的网络架构，移动设备必须通过基站实现通信。在设备数量众多、服务请求巨大的情况下，这种单一的通信模式会显著增加基站负荷并造成网络拥塞。为此，终端直通(Device-to-Device,D2D)技术应运而生。在D2D系统中，距离较近的移动设备可以直接进行点对点传输，而不必经由基站中转，从而有效实现了蜂窝网络数据的分流，并且提升了系统的频谱效率，扩大了网络的覆盖范围。由于上述优势，D2D技术已受到学术界和工业界的普遍关注，被认为是下一代蜂窝网络的关键技术之一。

在支持D2D通信的蜂窝系统中，设备间的直通链路与蜂窝用户间的传输链路共享相同的频谱，因此，如何实现有效的干扰管理对于提升D2D通信的性能至关重要。已有的干扰管理方案主要采用资源分配和信号处理技术来消除或减弱干扰的影响；而通过建立协作机制，可以进一步缓解蜂窝链路和D2D链路之间的相互干扰并提升系统性能。这就是协作式D2D传输的基本思想。在该传输模式中，D2D系统的发射机充当蜂窝链路的中继节点，辅助蜂窝系统完成端到端信息传输，以此获得频谱机会。作为这一思想的实例化，Shalmashi等人提出了一种基于叠加编码的协作D2D策略，在该策略中，D2D发射机采取叠加编码的方式同时发送自身数据和蜂窝用户数据。为了更为充分地利用传输机会，Ma Chuan等人给出了一种改进型协作方案，使得D2D发射机可以只对部分蜂窝信号进行中继转发。上述两种策略的不足之处在于：受限于中继传输的双跳特性和节点半双工约束，D2D传输和蜂窝传输的频谱效率都难于提升。为了克服这一缺陷，Pei Yiyang等人提出了一种高谱效的协作双向传输策略，使得一对D2D设备之间能够建立双向连接，同时其中一个D2D用户作为中继来实现蜂窝用户之间的双向信息传递。

尽管上述协作双向传输策略具有较高的频谱效率，但系统的误码性能却不尽如人意。在该策略的传输框架下，任一终端接收到的信号都包含自身所需信号和发送给其他用户的信号，因此系统是干扰受限的，这会造成严重的误码平台，从而导致系统的误符号率无法随信噪比的升高而下降。根据调研，目前还没有相关工作解决协作式D2D传输系统中的这一问题。

发明内容：

本发明的目的是为了消除误码平台，提供了一种协作式D2D传输系统中基于星座旋转的干扰避免方法。通过旋转信号星座图并利用复信号同相分量和正交分量之间固有的正交性，该策略能够同时为蜂窝通信和D2D通信构造无干扰的传输链路，从而完全避免干扰，并消除误码平台。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：

协作式D2D传输系统中基于星座旋转的干扰避免方法，该协作式D2D传输系统包括一个基站BS、两个D2D用户D₁和D₂以及一个蜂窝用户CU，包括以下步骤：

1)在每次传输开始之前，基站BS、两个D2D用户以及蜂窝用户CU信号星座点均首先经过信号星座旋转操作后再进行发送；

2)协作式D2D传输系统中的D2D子系统和蜂窝子系统之间的每次协作传输由两个阶段构成；其中，在第一阶段，基站BS、蜂窝用户CU、D2D用户D₂分别发送各自的信号至D2D用户D₁；在第二阶段，D2D用户D₁转发由基站BS和蜂窝用户CU信号组合而成的复合信号，实现蜂窝用户CU和基站BS之间的双向信息传递；与此同时，D2D用户D₁将自身的信号传输至D2D用户D₂；最后基站BS、蜂窝用户CU及D2D用户D₂均采用最大似然准则完成对信号的检测和信息的获取。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，信号星座旋转角度θ的设计准则如下：

式中：表示发送信号星座点之间的最小平方欧氏距离。