[发明专利]蜂窝下行通信能效优化方法

说明书

本发明公开了一种蜂窝下行通信能效优化方法，包括基站辅助决策的步骤和接收点独立决策的步骤；基站辅助决策的步骤包括启动中继预选，验证预选中继和启动与结束D2D链路发射功率调节过程；接收节点独立决策的步骤包括D2D中继预选决策，D2D链路发射功率的折半调节和D2D链路发射功率逐步递减调节。本发明为接收节点特别是处于蜂窝边缘的接收节点提供了选择至多2个中继节点以辅助其接收蜂窝下行数据，提升了蜂窝下行通信的能量效率，能够将通信代价和计算开销在各个接收节点与基站之间进行合理分担，能够加快每个接收节点对自己所选中继节点进行发射功率调节的收敛速率。

技术领域

本发明具体涉及一种蜂窝下行通信能效优化方法。

背景技术

随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，通信已经成为了人们日常生产和生活中必不可少的部分。而人们对于通信速率和稳定性的要求也越来越高。

D2D(Device-to-Device)通信模式是提升蜂窝吞吐量的一种有效途径，已被广泛认同为5G网络的关键技术之一。D2D通信的主要应用场景包括：1)基站参与构建D2D中继链路，提升蜂窝上下行吞吐量；2)基站参与构建D2D数据传输链路，减轻基站流量负载；3)D2D设备之间协调建立D2D数据传输链路，实现直接通信，减轻基站流量负载与控制开销；4)D2D设备之间协调选择D2D中继，构建中继链路，实现多跳通信，减轻基站流量负载与控制开销。

最初，D2D通信设备被允许共享蜂窝网络运营商的授权频谱，或使用独占的专用蜂窝频谱，造成了对蜂窝频谱资源的占用。为了缓解蜂窝频谱资源紧张问题，研究者已将蜂窝带内D2D通信研究向带外推进，充分利用非授权的带外频段以减少对蜂窝频段的依赖。

关于利用带外D2D通信模式研究蜂窝下行吞吐量优化问题，现有技术提出了一种延时约束下的机会信道框架模型，并实现了通过一跳中继提升蜂窝下行吞吐量的贪婪算法(即D2D Opportunistic Relay with QoS Enforcement，DORE)，但是其存在如下不足：第一，在选取作为中继的用户设备时，没有考虑到中继的剩余能量，所以网络寿命可能无法得到保证；第二，DORE通过全局搜索来获得满足选择标准的中继UE，导致通信开销与计算开销过大；第三，对于处于蜂窝边缘的UE来说，即使通过一跳中继的协助，接收端还是可能存在较高的比特误码率(Bit Error Rate,BER)，从而难以获得理想的吞吐量。目前公开的已申请专利201710157206.9，即DTO-MROD(Downlink Throughput Optimization by Multi-hopRelay-assisted Outband D2D Communications)，已提出了一种针对上述问题的解决方法，但仍存在如下问题有待解决：1)DTO-MROD方法是一种集中式方法，完全依赖基站实施，造成基站负载过重；2)DTO-MROD没有考虑对D2D链路的发射功率进行调节，能量效率存在进一步提升空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够将整个计算过程与通信开销在基站和数据的接收端节点之间进行合理分担，从而以较为经济的开销实现蜂窝下行通信能效优化的蜂窝下行通信能效优化方法。

本发明提供的这种蜂窝下行通信能效优化方法，包括基站辅助决策的步骤和接收点独立决策的步骤：

所述的基站辅助决策的步骤，包括启动中继预选的步骤；验证预选中继的步骤和启动与结束D2D链路发射功率调节过程的步骤；

所述的接收节点独立决策的步骤，包括D2D中继预选决策的步骤，D2D链路发射功率的折半调节的步骤和D2D链路发射功率逐步递减调节的步骤。

所述的启动中继预选和启动与结束D2D链路发射功率调节过程的步骤，具体为采用如下步骤进行中继预选和发射功率调节：