| 主权项 |
一种终端直通技术共享系统上行资源的跨层设计方法，其特征在于在不同的共享上行资源的场景下，提出了联合基站和D2D通信端物理层、链路层以及网络层对频率、时间、空间和功率资源进行联合调度和优化分配的方法；D2D终端根据共享上行蜂窝资源的干扰状况和信道状态信息，通过定义位置约束条件和功率约束条件,在可用蜂窝资源中选择最佳的资源进行共享，并采用物理层自适应编码调制和链路层自动请求重传联合机制，使D2D终端对选定资源的利用率达到最大限度利用，提高共存系统的资源利用率；该方法包括：为了不中断传统蜂窝用户链路的正常通信，获得端到端D2D直通技术带来的有效增益，允许D2D用户在共享蜂窝系统上行链路资源时采用同时协调D2D用户端对基站的干扰以及蜂窝用户对D2D干扰的方式，通过链路自适应的手段对资源进行跨层的资源分配方式；其跨层设计方法具体应用于以下的三种场景：1)小区内单个D2D通信对与蜂窝用户共存的场景，即存在D2D用户对基站BS的干扰以及蜂窝用户CU1对D2D接收端的干扰，两种干扰形式,根据这两种干扰形式定义功率和位置的约束条件,并设计相应的自适应调制编码方案和功率分配的算法流程,2)针对小区内多个D2D通信对与蜂窝用户共存的场景，即存在多个D2D发送端对BS的累积干扰以及CU1对多个D2D接收端干扰两种干扰形式,根据这两种干扰形式定义功率和位置的约束条件,并设计相应的自适应调制编码方案和功率分配的算法流程,3)针对小区间单个D2D通信对与蜂窝用户共存的场景,即存在本小区CU1对邻小区复用相同资源的D2D接收端的干扰,根据这种干扰形式定义功率和位置的约束条件,并设计相应的自适应调制编码方案和功率分配的算法流程；其中：小区内单个D2D通信对与蜂窝用户共存的场景下的跨层设计方法为：在该场景中主要存在D2D用户对基站BS的干扰以及蜂窝用户CU1对D2D接收端的干扰，两种干扰形式，为了对这两种干扰进行控制，并兼顾CU1和D2D用户的性能，资源分配的方案如下：步骤一：在BS端首先通过公共控制信道获得关于蜂窝用户CU1和D2D发送和接收端的位置信息，步骤二：在BS端通过信号估计算法得到CU1到BS以及D2D发送端到BS的无线传输信道的衰落因子的估计值，在此假设得到的值是理想的，无误差的，步骤三：D2D发送端通过公共控制信道将位置信息传给BS，并通过该信道获得CU1和其接收端的位置信息，步骤四：D2D发送端通过信号估计算法得到D2D通信对之间以及CU1到D2D接收端之间无线信道衰落因子的估计值，并通过公共控制信道将该值传给BS，在此同样假设得到的值是理想的，无误差的，步骤五：在D2D发送端的链路层有数目为M种的备选的编码调制CM方案，D2D发送端将这M种CM方案对应的信干噪比SINR值通过公共控制信道传给BS，步骤六：BS在得到以上信息后，计算公式<img file="FDA0000657412900000011.GIF" wi="1367" he="204" />步骤七：通过计算BS判断公式(01)的不等式条件是否成立，如果公式(01)的条件成立，执行步骤八，如果BS判断公式(01)的条件不成立，执行步骤十一，步骤八：如果公式(01)的条件成立，接下来判断使公式(01)成立的SINR门限值对应的CM方式是否唯一，如果唯一执行步骤九,如果不唯一执行步骤十,步骤九：BS通知D2D发送端采用使公式(01)成立的SINR门限值对应的CM方式进行通信，同时采用满足公式(02)的功率条件设置D2D的发送功率，<img file="FDA0000657412900000021.GIF" wi="1426" he="211" />发送成功执行步骤十二,步骤十：BS通知D2D发送端采用使公式(01)成立的SINR门限值对应的使得D2D的频带利用率最高的CM方式进行通信，并采用满足公式(02)的功率条件设置D2D的发送功率，执行步骤十二，步骤十一：如果BS判断公式(01)的条件不成立，则通知D2D发送端选用其它上行资源进行复用，步骤十二：跨层资源分配算法流程结束；其中，这里定义的术语定义如下：BS：基站D2D：端到端CU1：蜂窝用户DUE1：单个D2D通信对的发送端DUE2：单个D2D通信对的接收端SINR：信干噪比CM：编码调制方式LA：链路自适应M：在D2D链路层备选的CM方案数目<img file="FDA0000657412900000022.GIF" wi="169" he="78" />D2D通信对中的发送端与接收端两者的距离<img file="FDA0000657412900000023.GIF" wi="182" he="81" />蜂窝用户CU1到基站(BS或eNB)的距离<img file="FDA0000657412900000024.GIF" wi="179" he="85" />CU1到DUE2的距离<img file="FDA0000657412900000025.GIF" wi="164" he="80" />DUE2到BS的距离<img file="FDA0000657412900000026.GIF" wi="161" he="78" />D2D发送端到BS无线信道的衰落系数<img file="FDA0000657412900000027.GIF" wi="174" he="82" />CU1与BS之间的无线信道衰落系数<img file="FDA0000657412900000028.GIF" wi="179" he="80" />CU1与DUE2之间的无线信道衰落系数<img file="FDA0000657412900000029.GIF" wi="166" he="78" />DUE1与DUE2通信的无线信道衰落系数P<sub>C</sub>：CU1的发送功率P<sub>D</sub>：DUE1的发送功率N<sub>0</sub>：加性白高斯噪声功率α：路径损耗因子<img file="FDA00006574129000000210.GIF" wi="110" he="67" />小区间单个D2D通信对接收端处的信干噪比<img file="FDA0000657412900000031.GIF" wi="175" he="84" />CU1对DUE2的干扰<img file="FDA0000657412900000032.GIF" wi="157" he="76" />存在多个D2D终端时，在BS处会产生累积干扰N<sub>D</sub>：复用同一个上行资源的D2D发送端的数目i:多个D2D通信对场景下的多个设备端的任意一个l：多个D2D通信对场景下的多个设备端的任意一个j：M种编码调制方式中的任意一种P<sub>D,i</sub>：多个D2D通信对场景下第i个D2D发送端的发送功率P<sub>D,1</sub>：多个D2D通信对场景下第1个D2D发送端的发送功率<img file="FDA0000657412900000033.GIF" wi="146" he="77" />多个D2D通信对场景下第N<sub>D</sub>个D2D发送端的发送功率<img file="FDA0000657412900000034.GIF" wi="188" he="79" />多个D2D通信对场景下第i个D2D发送端到BS的距离<img file="FDA0000657412900000035.GIF" wi="166" he="69" />D2D接收端接收D2D通信信号的SINR值<img file="FDA0000657412900000036.GIF" wi="185" he="68" />D2D接收端能够正确接收D2D通信信号的SINR的门限值<img file="FDA0000657412900000037.GIF" wi="213" he="68" />第j种编码调制方式对应的SINR门限值<img file="FDA0000657412900000038.GIF" wi="195" he="75" />BS正确检测出CU1终端发送来的信号的SINR门限值<img file="FDA0000657412900000039.GIF" wi="181" he="66" />BS端检测出的CU1终端发送来的信号的SINR值；针对小区内多个D2D通信对与蜂窝用户共存的场景的跨层设计方法为：在该场景中主要存在多个D2D发送端对BS的累积干扰以及CU1对多个D2D接收端干扰两种干扰形式，为了对这两种干扰进行控制，并兼顾CU1和多个D2D用户的性能，资源分配的方法如下：步骤一：在BS端首先通过公共控制信道获得关于蜂窝用户CU1和多个D2D发送及接收端的位置信息，步骤二：在BS端通过信号估计算法得到CU1到BS以及多个D2D发送端到BS的无线传输信道的衰落因子的估计值，在此假设得到的值是理想的，无误差的，步骤三：每个D2D发送端通过公共控制信道将位置信息传给BS，并通过该信道获得CU1和其接收端的位置信息，步骤四：每个D2D发送端通过信号估计算法得到每个D2D通信对之间以及CU1到每个D2D接收端之间无线信道衰落因子的估计值，并通过公共控制信道将该值传给BS，在此同样假设得到的值是理想的，无误差的，步骤五：在每个D2D发送端的链路层有M种备选的CM方案，单个D2D发送端将这M种CM方案对应的SINR值通过公共控制信道传给BS，步骤六：BS在得到以上信息后，计算公式<img file="FDA00006574129000000310.GIF" wi="1519" he="215" />步骤七：通过计算BS判断公式(03)的不等式条件是否成立，如果公式(03)的条件成立，执行步骤八；如果BS判断公式(03)的条件不成立，执行步骤十一，步骤八：如果公式(03)的条件成立，说明累积干扰不会对CU1在BS处的正确接收带来干扰，接下来判断使公式(03)成立的每个D2D所提供的SINR门限值对应的CM方式是否唯一，如果唯一执行步骤九，如果不唯一执行步骤十,步骤九：BS通知每个D2D发送端采用使公式(03)成立的SINR门限值对应的CM方式进行通信，同时采用满足公式(04)的功率条件设置每个D2D的发送功率，<img file="FDA0000657412900000041.GIF" wi="1429" he="321" />发送成功执行步骤十三，步骤十：BS通知每个D2D发送端采用使公式(03)成立的SINR门限值对应的使得D2D的频带利用率最高的CM方式进行通信，并采用满足公式(04)的功率条件设置D2D的发送功率，执行步骤十三，步骤十一：如果BS判断公式(03)的条件不成立，说明累积干扰对CU1在BS处的正确接收带来干扰，BS需要通过重新分配资源方式协调干扰，此时BS通过查找方式删除使得公式(05)满足的D2D发送端i'，减少累积干扰的影响，<img file="FDA0000657412900000042.GIF" wi="1438" he="230" />步骤十二：如果只删除一个D2D发送端就能够使公式(05)满足，则BS通知相应的D2D发送端选用其它上行资源进行复用，如果需要删除若干个D2D发送端，则BS通知相应的每个D2D发送端选用其它上行资源进行复用，步骤十三：跨层资源分配算法流程结束；其中，这里定义的术语定义如下：<img file="FDA0000657412900000043.GIF" wi="158" he="77" />存在多个D2D终端时，在BS处会产生累积干扰N<sub>D</sub>：复用同一个上行资源的D2D发送端的数目i:多个D2D通信对场景下的多个设备端的任意一个l：多个D2D通信对场景下的多个设备端的任意一个j：M种编码调制方式中的任意一种P<sub>D,i</sub>：多个D2D通信对场景下第i个D2D发送端的发送功率P<sub>D,1</sub>：多个D2D通信对场景下第1个D2D发送端的发送功率<img file="FDA0000657412900000044.GIF" wi="146" he="82" />多个D2D通信对场景下第N<sub>D</sub>个D2D发送端的发送功率<img file="FDA0000657412900000045.GIF" wi="182" he="82" />多个D2D通信对场景下第i个D2D发送端到BS的距离<img file="FDA0000657412900000046.GIF" wi="166" he="67" />D2D接收端接收D2D通信信号的SINR值<img file="FDA0000657412900000051.GIF" wi="183" he="70" />D2D接收端能够正确接收D2D通信信号的SINR的门限值<img file="FDA0000657412900000052.GIF" wi="205" he="70" />第j种编码调制方式对应的SINR门限值<img file="FDA0000657412900000053.GIF" wi="197" he="67" />BS正确检测出CU1终端发送来的信号的SINR门限值<img file="FDA0000657412900000054.GIF" wi="175" he="73" />BS端检测出的CU1终端发送来的信号的SINR值<img file="FDA0000657412900000055.GIF" wi="188" he="84" />多个D2D通信对场景下CU1到第i个D2D接收端之间无线通信信道的衰落因子<img file="FDA0000657412900000056.GIF" wi="191" he="85" />多个D2D通信对场景下CU1到第1个D2D接收端之间无线通信信道的衰落因子<img file="FDA0000657412900000057.GIF" wi="192" he="77" />多个D2D通信对场景下CU1到第l个D2D接收端之间无线通信信道的衰落因子<img file="FDA0000657412900000058.GIF" wi="218" he="90" />多个D2D通信对场景下CU1到第N<sub>D</sub>个D2D接收端之间无线通信信道的衰落因子<img file="FDA0000657412900000059.GIF" wi="190" he="83" />多个D2D通信对场景下第i个D2D对之间无线通信信道的衰落因子<img file="FDA00006574129000000510.GIF" wi="195" he="81" />多个D2D通信对场景下第1个D2D对之间无线通信信道的衰落因子<img file="FDA00006574129000000511.GIF" wi="196" he="84" />多个D2D通信对场景下第l个D2D对之间无线通信信道的衰落因子<img file="FDA00006574129000000512.GIF" wi="246" he="86" />多个D2D通信对场景下第N<sub>D</sub>个D2D对之间无线通信信道的衰落因子<img file="FDA00006574129000000513.GIF" wi="196" he="83" />多个D2D通信对场景下第i个D2D对之间的距离<img file="FDA00006574129000000514.GIF" wi="195" he="85" />多个D2D通信对场景下第1个D2D对之间的距离<img file="FDA00006574129000000515.GIF" wi="198" he="86" />多个D2D通信对场景下第l个D2D对之间的距离<img file="FDA00006574129000000516.GIF" wi="252" he="87" />多个D2D通信对场景下第N<sub>D</sub>个D2D对之间的距离<img file="FDA00006574129000000517.GIF" wi="175" he="83" />多个D2D通信对场景下第i个D2D发送端与BS之间无线通信信道的衰落因子<img file="FDA00006574129000000518.GIF" wi="197" he="86" />多个D2D通信对场景下CU1到第i个D2D接收端的通信距离<img file="FDA00006574129000000519.GIF" wi="197" he="85" />多个D2D通信对场景下CU1到第1个D2D接收端的通信距离<img file="FDA00006574129000000520.GIF" wi="197" he="84" />多个D2D通信对场景下CU1到第l个D2D接收端的通信距离<img file="FDA00006574129000000521.GIF" wi="222" he="85" />多个D2D通信对场景下CU1到第N<sub>D</sub>个D2D接收端的通信距离<img file="FDA00006574129000000522.GIF" wi="243" he="69" />多个D2D通信对场景下第i个D2D发送端采用第j个CM方式时对应的SINR门限值<img file="FDA0000657412900000061.GIF" wi="244" he="72" />多个D2D通信对场景下第1个D2D发送端采用第j个CM方式时对应的SINR门限值<img file="FDA0000657412900000062.GIF" wi="247" he="69" />多个D2D通信对场景下第l个D2D发送端采用第j个CM方式时对应的SINR门限值<img file="FDA0000657412900000063.GIF" wi="326" he="77" />多个D2D通信对场景下第N<sub>D</sub>个D2D发送端采用第j个CM方式时对应的SINR门限值i'：构成累积干扰的D2D用户端中删除使累积干扰变小的那个D2D用户通信对N'<sub>D</sub>：在删除一个或者若干个i'后剩下的D2D通信对的个数；存在本小区CU1对邻小区复用相同资源的D2D接收端的干扰,针对小区间单个D2D通信对与蜂窝用户共存的场景的跨层设计方法为：步骤一：在BS端首先通过公共控制信道获得关于本小区蜂窝用户CU1和邻小区D2D发送和接收端的位置信息，步骤二：在BS端通过信号估计算法得到CU1到BS以及邻小区D2D发送端到BS的无线传输信道的衰落因子的估计值，在此假设得到的值是理想的，无误差的，步骤三：邻小区D2D发送端通过公共控制信道将位置信息传给BS，并通过该信道获得CU1和其接收端的位置信息，步骤四：邻小区D2D发送端通过信号估计算法得到D2D通信对之间以及CU1到D2D接收端之间无线信道衰落因子的估计值，并通过公共控制信道将该值传给BS，在此同样假设得到的值是理想的，无误差的，步骤五：在邻小区D2D发送端的链路层有M种备选的CM方案，D2D发送端将这M种CM方案对应的SINR值通过公共控制信道传给BS，步骤六：BS在得到以上信息后，计算公式<img file="FDA0000657412900000064.GIF" wi="1166" he="203" />步骤七：通过计算BS判断公式(06)的不等式条件是否成立，如果公式(06)的条件成立，执行步骤八；如果BS判断公式(06)的条件不成立，执行步骤十一，步骤八：如果公式(06)的条件成立，接下来判断使公式(06)成立的SINR门限值对应的CM方式是否唯一，如果唯一执行步骤九,如果不唯一执行步骤十,步骤九：BS通知邻小区D2D发送端采用使公式(06)成立的SINR门限值对应的CM方式进行通信，同时采用满足公式(07)的功率条件设置D2D的发送功率，<img file="FDA0000657412900000065.GIF" wi="1186" he="206" />发送成功执行步骤十二,步骤十：BS通知邻小区D2D发送端采用使公式(06)成立的SINR门限值对应的使得D2D的频带利用率最高的CM方式进行通信，并采用满足公式(07)的功率条件设置D2D的发送功率，执行步骤十二，步骤十一：如果BS判断公式(06)的条件不成立，则通知邻小区D2D发送端选用其它上行资源进行复用，步骤十二：跨层资源分配算法流程结束；其中，这里定义的术语定义如下：<img file="FDA0000657412900000071.GIF" wi="186" he="74" />本小区蜂窝用户CU1到达邻小区D2D接收端的无线通信信道衰落系数<img file="FDA0000657412900000072.GIF" wi="181" he="79" />邻小区D2D通信对之间无线通信信道衰落系数<img file="FDA0000657412900000073.GIF" wi="175" he="78" />本小区蜂窝用户CU1到达BS的无线通信信道衰落系数<img file="FDA0000657412900000074.GIF" wi="170" he="82" />邻小区D2D发送端到达BS的无线通信信道衰落系数<img file="FDA0000657412900000075.GIF" wi="190" he="79" />本小区蜂窝用户CU1到达邻小区D2D接收端的距离<img file="FDA0000657412900000076.GIF" wi="189" he="78" />邻小区D2D通信对之间的距离<img file="FDA0000657412900000077.GIF" wi="178" he="78" />本小区蜂窝用户CU1到达BS的距离<img file="FDA0000657412900000078.GIF" wi="175" he="83" />邻小区D2D发送端到达BS的距离P<sub>DA</sub>：邻小区D2D发送端的发送功率<img file="FDA0000657412900000079.GIF" wi="228" he="67" />邻小区D2D接收端采用第j个CM方式时能够正确接收D2D通信信号的SINR的门限值。 |
