一种基于全双工中继的D2D通信中的功率控制方法

摘要

本发明公开了一种基于全双工中继的D2D通信中的功率控制方法，蜂窝网基站B分配给每条D2D链路和蜂窝链路相互正交的时频资源；当终端S和终端D希望采用D2D方式进行通信时，基站B为该D2D链路选择一个合适的全双工解码转发中继R，然后基站B在保证终端S和中继R的发射功率不超过最大值的情况下，通过功率控制条件比较基于全双工中继的D2D链路的最大能量效率和直连D2D链路的最大能量效率，选择能效高的方式进行通信；本发明有利于提高频谱利用率、扩大D2D技术的适用范围、更大程度上卸载基站的负担，还兼顾了传输速率和功率消耗之间的平衡，使D2D链路的通信方式选择更加灵活，更符合实际通信系统中绿色通信的要求。

主权项

一种基于全双工中继的D2D通信中的功率控制方法，其中涉及到采用集中式控制的蜂窝网基站B、D2D终端S、D2D中继R和D2D终端D，在单小区蜂窝网络中存在多个D2D中继；基站B分配给每条D2D链路和传统的蜂窝链路相互正交的时频资源；D2D链路的建立、释放以及功率的控制都由集中式的基站B负责；其特征在于，中继R工作于全双工模式，并且采用解码转发协议对接收到的信息进行处理，具体步骤包括：步骤1：D2D终端向基站发送通信请求，当终端S需要传输信息给终端D，终端S通过蜂窝网控制信道向蜂窝网基站B发送“与终端D进行D2D通信”的请求；步骤2：基站为D2D通信终端选择中继，基站B收到来自于终端S的请求后，根据终端S和终端D的具体位置，为终端S和终端D之间的通信选择一个中继R；步骤3：中继特征，中继R工作于全双工模式，且采用解码转发协议对接收到的信息进行处理；步骤4：基站发送获得信道状态请求，基站B通过蜂窝网控制信道向中继R、终端D发送“获得链路S→R、R→D、S→D的信道状态，以及中继R处的自干扰消除能力”指令；步骤5：终端D和中继R向基站反馈信道状态，中继R、终端D收到基站B发来的指令以后，中继R将估测到的两个信道状态信息反馈给基站B，分别为链路S→R的信道状态信息h_SR、中继R处的自干扰的消除能力h_LI；终端D将估测到的两个信道状态信息反馈给基站B，分别为链路R→D的信道状态信息h_RD、链路S→D的信道状态信息h_SD；步骤6：基站获得所需信噪比，基站B通过公式计算终端S与中继R的信道噪声比η_SR，通过公式计算中继R处的自干扰消除能力与噪声的比值η_LI，通过公式计算中继R与终端D、终端S与终端D的信道噪声比η_RD、η_SD；式中，终端S、中继R、终端D的加性高斯白噪声功率均为σ²；步骤7：基站建立功率控制条件，基站B在保证终端S处的发射功率p_S和中继R处的发射功率p_R不超过最大值的情况下，通过最大化基于全双工中继的D2D链路的能量效率，建立基于全双工中继的D2D通信的联合功率控制条件；通过最大化直连D2D链路的能量效率，建立直连D2D通信的功率控制条件；步骤8：基站获得最优的功率控制，基站B根据基于全双工中继的D2D通信的联合功率控制条件，求解基于全双工中继的D2D链路的最大能量效率和最优发射功率基站B根据直连D2D通信的功率控制条件，求解直连D2D链路的最大能量效率和最优发射功率步骤9：基站比较两种模式的D2D通信性能，基站B比较基于全双工中继的D2D链路的最大能量效率和直连D2D链路的最大能量效率如果基站B通过专用控制信道通知终端S以发射功率进行基于全双工中继的通信，通知中继R以发射功率辅助终端S和终端D的通信；如果基站B通过专用控制信道通知终端S以发射功率进行直连通信，通知中继R不参与通信；步骤10：D2D终端进行通信，若终端S、中继R和终端D接收到“进行基于全双工中继的D2D通信”的控制信息，则终端S以发射功率将信息发送给中继R，中继R采用解码转发协议对接收到的信息进行处理，然后再以发射功率将处理后的信息转发给终端D，完成功率优化后的基于全双工中继的D2D通信；若终端S、终端D接收到“进行直连D2D通信”的控制信息，则终端S以发射功率将信息发送给终端D，完成功率优化后的直连D2D通信。