[发明专利]一种基于干扰对齐的D2D用户的功率控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及蜂窝网络系统通信技术领域内的一种功率控制方法，尤其涉及一种基 于干扰对齐的D2D用户的功率控制方法。

背景技术

随着无线蜂窝网络通讯技术的迅速发展，人们对于无线频谱资源的需求越来越 大，导致无线频谱资源日益紧张，这就使得对频谱效率的要求越来越高。设备到设备 (DevicetoDevice，简称D2D)通信技术应用于蜂窝网络系统，使得蜂窝网络系统中邻近的 用户可以无需通过基站(BS)直接与彼此进行通信，提高了网络总体频谱效率，从而允许网 络接纳更多的用户，提高网络容量。

在蜂窝网络系统中引入D2D通信的最初动机是为了支持邻近区域用户之间通信， 如：社交网络应用、媒体共享等。D2D用户之间进行邻近通信可以增加频谱效率、提高蜂窝覆 盖率以及降低端至端延迟和手持机功耗等。D2D通信技术是处理蜂窝网络系统中的本地流 量问题一个有效的方法。

但D2D通信模式引入蜂窝网络系统也会带来新的问题。在蜂窝网络系统的某个小 区中，蜂窝用户(CellularUser,简称CU)和D2D用户在相同频谱共存，使得在通信过程中对 干扰管理面临极大的挑战，即D2D通信成为干扰的新来源，CU会受到D2D用户传输的跨层干 扰，而D2D用户不仅会受到其他D2D用户传输造成的干扰，而且会受到来自蜂窝网络链路的 跨层干扰。为保证CU和D2D用户成功共存，干扰管理是必不可少的。功率控制是减轻无线网 络中的干扰的有效方法，被广泛地应用在当前的无线系统中。

C.H.Yu等人(C.H.Yu,O.Tirkkonen,K.Doppler,andC.Ribeiro,“Onthe performanceofdevice-to-deviceunderlaycommunicationwithsimplepower control,”inProc.IEEEVeh.Technol.Conf.,2009,pp.1–5.)对确定的单小区模型提出了 一种简单的功率控制方案，主要通过限制D2D用户的输出功率来保护现有的CU网络的通信 服务质量，但是未考虑D2D用户的吞吐量。

J.Gu等人(J.Gu,S.J.Bae,B.-G.Choi,andM.Y.Chung,“Dynamicpowercontrol mechanismforinterferencecoordinationofdevice-to-devicecommunicationin cellularnetworks,”inProc.3rdInt.Conf.UbiquitousFutureNetw.,Jun.2011, pp.71–75.)针对只有一个D2D用户接入的蜂窝网络系统提出了一种动态的功率控制方案， 其目标是通过减轻D2D用户对CU的干扰提高CU系统网络的总的吞吐量，但文章中并未考虑 D2D用户的吞吐量。

UdeshOruthota等人(UdeshOruthotaandOlavTirkkonen,“I/Q InterferenceinDevice-to-DeviceUnderlayCommunicationwithUplinkPower Control,”VehicularTechnologyConference(VTCSpring),IEEE81st,2015,pp:1–5)考 虑一个独立的扇形小区里CU网络与D2D用户网络共享正交的频谱资源的通信模型，提出了 一种部分功率控制(Fractionalpowercontrol，FPC)方法有效地降低了D2D用户对CU的干 扰，但是这种方法中也没有考虑D2D用户的吞吐量。

从现有技术来看，各种功率控制方法均只保证了CU的吞吐量，但并未对D2D用户的 吞吐量进行考虑。而数据传输速率是影响D2D用户的吞吐量的重要因素之一。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提出蜂窝网络系统中一种对 D2D用户采用干扰对齐预编码进行功率控制的设计方法。通过各D2D用户发送端的预编码进 行干扰对齐来减少D2D用户间的相互干扰；控制每一对D2D用户在子载波上的发射功率预 算；并在对CU产生的干扰小于预先设置的干扰阈值即确保CU的通信质量的前提下，使D2D用 户系统的数据传输速率和达到最大。

本发明所述方法包括以下步骤：