一種面向d2d通信的基站天線選擇方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種面向D2D通信的基站天線選擇方法，根據(jù)蜂窩鏈路容量最大化準(zhǔn)則，在基站側(cè)配備M根天線，各用戶設(shè)備配備單天線的情況下，分別以蜂窩鏈路容量最大化和對(duì)D2D鏈路干擾最小化為目標(biāo)，給出兩種天線選擇方法，包括如下步驟：1)在各傳輸時(shí)段末，基站獲取各發(fā)射天線到蜂窩用戶和D2D用戶的信道狀態(tài)信息；2)根據(jù)步驟1)所獲信息，基站根據(jù)不同的天線選擇策略選擇相應(yīng)的最優(yōu)發(fā)射天線；3)在下一傳輸時(shí)段按最優(yōu)的發(fā)射天線進(jìn)行信號(hào)發(fā)射，在傳輸時(shí)段末根據(jù)信道變化動(dòng)態(tài)切換發(fā)射天線。本方法通過(guò)不同的設(shè)計(jì)原則選擇相應(yīng)的最優(yōu)發(fā)射天線進(jìn)行信號(hào)發(fā)射，降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度，有效的提高了蜂窩鏈路容量。
【專利說(shuō)明】一種面向D2D通信的基站天線選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種面向D2D通信的基站天線選擇方法，屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]未來(lái)蜂窩移動(dòng)通信將面臨超清視頻傳輸與共享、在線游戲、基于地理位置的服務(wù)、以及海量設(shè)備互聯(lián)等多種高速移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。由于在營(yíng)4G系統(tǒng)中提高小區(qū)吞吐量的方法在現(xiàn)有小區(qū)架構(gòu)下已達(dá)性能極限，需要大力發(fā)展新型無(wú)線傳輸技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中面向蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的終端間通信(D2D)技術(shù)近年來(lái)引起了極大關(guān)注?；诜涓C網(wǎng)絡(luò)的終端間通信的基本原理是在用戶終端間建立直接通信的鏈路，D2D通信不需要通過(guò)基站中轉(zhuǎn)，在兩用戶之間直接建立通信鏈路，且由于用戶之間一般距離較近，鏈路質(zhì)量較高，可實(shí)現(xiàn)用戶間高速數(shù)據(jù)傳輸，大幅降低基站負(fù)載和提高小區(qū)吞吐率。
[0003]近年來(lái)無(wú)線通信的研究結(jié)果表明，在通信系統(tǒng)的發(fā)射端和接收端，或者這兩端同時(shí)使用MMO(Mult1-1nput Mult1-Output，多輸入多輸出)技術(shù)可以增大系統(tǒng)容量、提高傳輸性能，并且能夠很好地與其它物理層技術(shù)融合，因此成為4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。但是，在信道相關(guān)性強(qiáng)時(shí)，由多徑信道帶來(lái)的分集增益和復(fù)用增益大大降低，造成MIMO系統(tǒng)性能的大幅下降。
[0004]發(fā)射天線選擇就是對(duì)信道狀態(tài)信息進(jìn)行判斷，通過(guò)天線選擇技術(shù)選擇信道狀態(tài)較好(能夠被接受)的天線來(lái)發(fā)送相應(yīng)業(yè)務(wù)信號(hào)，而將其他信道狀態(tài)不好(不能被接受)的天線關(guān)閉或者只是用來(lái)發(fā)送導(dǎo)頻而不發(fā)送業(yè)務(wù)信號(hào)。這樣在最壞情況下，至少能夠保證有一根天線正常工作狀態(tài)，以保持通信系統(tǒng)的鏈路暢通。特別對(duì)于終端這樣功率敏感器件，天線選擇有更重要的意義，射頻電路是UE (終端設(shè)備)成本的重要部分，通過(guò)天線選擇技術(shù)，可以降低放大器數(shù)量，降低UE成本，減小功耗，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度降低。在有天線選擇的MIMO系統(tǒng)中，需要在所有的發(fā)射天線中選擇若干個(gè)發(fā)射天線用于發(fā)射信號(hào)。在發(fā)射天線的選擇過(guò)程中，需要比較各種發(fā)射天線選擇方案下所選擇的各發(fā)射天線的接收信號(hào)與干擾噪聲比(SINR, Signal to Interference-Noise Ratio),并根據(jù)比較結(jié)果，按照一定準(zhǔn)則確定天線選擇方案；在某些情況下，比如發(fā)射端采用自適應(yīng)調(diào)制的情況下，還需要計(jì)算所確定采用的發(fā)射天線選擇方案下被選擇的各發(fā)射天線的接收SINR，以確定被選擇的各發(fā)射天線采用的調(diào)制方式。
[0005]上述研究均面向的是第四代移動(dòng)通信(4G)的應(yīng)用場(chǎng)景，未考慮小區(qū)存在D2D通信的基站天線選擇問(wèn)題。本發(fā)明結(jié)合D2D通信系統(tǒng)與天線選擇技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)第五代移動(dòng)通信(5G)的需求，設(shè)計(jì)在基站配備多天線的D2D通信中進(jìn)行天線選擇的方法。基于如上所述的背景，本發(fā)明給出一種基于D2D通信的天線選擇方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題與不足，本發(fā)明提供一種面向D2D通信的基站天線選擇方法，可以根據(jù)基站獲取的信道信息對(duì)發(fā)射天線進(jìn)行選擇，由最優(yōu)天線對(duì)信號(hào)進(jìn)行發(fā)射，從而保證系統(tǒng)在各種信道條件下的性能，有效提高系統(tǒng)總?cè)萘俊?br> [0007]技術(shù)方案:一種面向D2D通信的基站天線選擇方法，該方法適用的系統(tǒng)包含一個(gè)基站，一對(duì)D2D用戶和一個(gè)蜂窩用戶?；九鋫銶根天線，D2D用戶與蜂窩用戶都配備單天線。在下行階段，蜂窩用戶接收基站發(fā)送的數(shù)據(jù)，D2D用戶通過(guò)直接相連的鏈路進(jìn)行D2D通信。整個(gè)傳輸過(guò)程分為數(shù)個(gè)傳輸時(shí)段，在每個(gè)傳輸時(shí)段末，基站獲取各發(fā)射天線到蜂窩用戶和D2D用戶的信道狀態(tài)信息，基站根據(jù)不同的天線選擇策略選擇相應(yīng)的最優(yōu)發(fā)射天線，在下一傳輸時(shí)段，基站根據(jù)天線選擇結(jié)果選擇最優(yōu)發(fā)射天線進(jìn)行信號(hào)發(fā)射。具體包括以下步驟:
[0008]步驟一、在各傳輸時(shí)段末，基站獲取各發(fā)射天線到蜂窩用戶和D2D用戶的信道狀態(tài)息;
[0009]步驟二:基站根據(jù)步驟一中所獲得的發(fā)射天線和接收天線之間的信道系數(shù)矩陣，分別以蜂窩鏈路容量最大化和對(duì)D2D鏈路干擾最小化為目標(biāo)，選擇最優(yōu)發(fā)射天線；
[0010]對(duì)于以蜂窩鏈路容量最大化為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)容量最大化的天線選擇方法，以下稱之為策略一；以對(duì)D2D鏈路干擾最小化為目標(biāo)的天線選擇方法，以下稱之為策略二。
[0011 ] 步驟三:在下一傳輸時(shí)段里，根據(jù)步驟二中的策略一或策略二，選擇相應(yīng)的發(fā)射天線進(jìn)行信號(hào)發(fā)射，在每一傳輸時(shí)刻反饋其信道狀態(tài)信息；
[0012]步驟四:在本傳輸時(shí)段末，返回步驟一，并順次實(shí)施后續(xù)步驟，根據(jù)各用戶信道狀態(tài)的變化對(duì)基站選擇的發(fā)射天線進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換，并進(jìn)行下一傳輸階段，直到整個(gè)傳輸過(guò)程結(jié)束。
[0013]上述的方法，其中，在所述步驟一中，在各傳輸時(shí)段末，基站獲取各發(fā)射天線到蜂窩用戶和D2D用戶的信道狀態(tài)信息。其中的信道狀態(tài)信息包括由基站發(fā)射天線到蜂窩用戶接收天線之間的信道系數(shù)組成的信道矩陣，以及由基站到D2D用戶之間的信道矩陣。
[0014]上述的方法，其中，在所述步驟二中，基站根據(jù)步驟一中所獲得的發(fā)射天線和接收天線之間的信道系數(shù)矩陣，分別以蜂窩鏈路容量最大化和對(duì)D2D鏈路干擾最小化為目標(biāo)，選擇最優(yōu)發(fā)射天線；兩種天線選擇策略分述如下:
[0015]策略一:以蜂窩鏈路容量最大化為目標(biāo)，在基站M個(gè)發(fā)射天線中，選擇到蜂窩用戶的信道增益最大的天線作為發(fā)射天線；
[0016]策略二:以基站對(duì)D2D用戶干擾最小化為目標(biāo)，在基站M個(gè)發(fā)射天線中，選擇到D2D用戶的信道增益最小的天線作為發(fā)射天線。
[0017]上述的方法，其中，在所述步驟三中，在下一傳輸時(shí)段里，根據(jù)步驟二中的策略一或策略二，選擇相應(yīng)的發(fā)射天線進(jìn)行信號(hào)發(fā)射，在每一傳輸時(shí)刻反饋其信道狀態(tài)信息。具體來(lái)說(shuō)，若采用策略一，即以蜂窩鏈路容量最大化為目標(biāo)，則在M個(gè)天線中選擇具有最大信道增益的天線；若采用策略二，即以基站對(duì)D2D用戶干擾最小化為目標(biāo)，則在M個(gè)天線中選擇對(duì)D2D用戶干擾最小的天線。
[0018]上述的方法，其中，在所述步驟四中，在本傳輸時(shí)段末，根據(jù)各用戶信道狀態(tài)的變化對(duì)基站選擇的發(fā)射天線進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換，并在下一傳輸階段根據(jù)新的天線選擇結(jié)果由相應(yīng)的發(fā)射天線進(jìn)行信號(hào)發(fā)射；每一傳輸時(shí)間的時(shí)長(zhǎng)根據(jù)蜂窩系統(tǒng)所處環(huán)境靈活配置。
[0019]有益效果:本發(fā)明提供的面向D2D通信的基站天線選擇方法，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0020]1.本方法綜合考慮了 D2D通信的特點(diǎn)和天線選擇技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，在多個(gè)發(fā)射天線中選擇一個(gè)天線進(jìn)行信號(hào)的發(fā)射，能夠降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度，有效的提高了系統(tǒng)的總?cè)萘俊?br> [0021]2.本方法提供了兩種天線選擇的策略，每一種方法從不同的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總?cè)萘康淖畲蠡?，在不同的情況下可以進(jìn)行相應(yīng)的選擇。
[0022]3.本方法操作簡(jiǎn)單，能夠充分利用信道狀態(tài)信息，自適應(yīng)的進(jìn)行天線選擇，在某些情況下可大大提高D2D通信系統(tǒng)的總?cè)萘?，提高了系統(tǒng)資源的利用效率?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明基于D2D通信的天線選擇方法中傳輸時(shí)段劃分以及實(shí)施步驟的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；
[0024]圖2為本發(fā)明基于D2D通信的天線選擇方法中天線選擇策略模塊一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0026]面向D2D通信的基站天線選擇方法，具體包括以下步驟:
[0027]步驟一、在各傳輸時(shí)段末，基站獲取各發(fā)射天線到蜂窩用戶和D2D用戶的信道狀態(tài)息;
[0028]步驟二:基站根據(jù)步驟一中所獲得的發(fā)射天線和接收天線之間的信道系數(shù)矩陣，分別以蜂窩鏈路容量最大化和對(duì)D2D鏈路干擾最小化為目標(biāo)，選擇最優(yōu)發(fā)射天線；
[0029]對(duì)于以蜂窩鏈路容量最大化為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)容量最大化的天線選擇方法，以下稱之為策略一；以對(duì)D2D鏈路干擾最小化為目標(biāo)的天線選擇方法，以下稱之為策略二。
[0030]步驟三:在下一傳輸時(shí)段里，根據(jù)步驟二中的策略一或策略二，選擇相應(yīng)的發(fā)射天線進(jìn)行信號(hào)發(fā)射，在每一傳輸時(shí)刻反饋其信道狀態(tài)信息；
[0031]步驟四:在本傳輸時(shí)段末，返回步驟一，并順次實(shí)施后續(xù)步驟，根據(jù)各用戶信道狀態(tài)的變化對(duì)基站選擇的發(fā)射天線進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換，并進(jìn)行下一傳輸階段，直到整個(gè)傳輸過(guò)程結(jié)束。
[0032]上述的方法，其中，在所述步驟一中，在各傳輸時(shí)段末，基站獲取各發(fā)射天線到蜂窩用戶和D2D用戶的信道狀態(tài)信息。其中的信道狀態(tài)信息包括由基站發(fā)射天線到蜂窩用戶接收天線之間的信道系數(shù)組成的信道矩陣，以及由基站到D2D用戶之間的信道矩陣。
[0033]上述的方法，其中，在所述步驟二中，基站根據(jù)步驟一中所獲得的發(fā)射天線和接收天線之間的信道系數(shù)矩陣，分別以蜂窩鏈路容量最大化和對(duì)D2D鏈路干擾最小化為目標(biāo)，選擇最優(yōu)發(fā)射天線；兩種天線選擇策略分述如下:
[0034]策略一:以蜂窩鏈路容量最大化為目標(biāo)，在基站M個(gè)發(fā)射天線中，選擇到蜂窩用戶的信道增益最大的天線作為發(fā)射天線；
[0035]策略二:以基站對(duì)D2D用戶干擾最小化為目標(biāo)，在基站M個(gè)發(fā)射天線中，選擇到D2D用戶的信道增益最小的天線作為發(fā)射天線。
[0036]上述的方法，其中，在所述步驟三中，在下一傳輸時(shí)段里，根據(jù)步驟二中的策略一或策略二，選擇相應(yīng)的發(fā)射天線進(jìn)行信號(hào)發(fā)射，在每一傳輸時(shí)刻反饋其信道狀態(tài)信息。具體來(lái)說(shuō)，若采用策略一，即以蜂窩鏈路容量最大化為目標(biāo)，則在M個(gè)天線中選擇具有最大信道增益的天線；若采用策略二，即以基站對(duì)D2D用戶干擾最小化為目標(biāo)，則在M個(gè)天線中選擇對(duì)D2D用戶干擾最小的天線。
[0037]上述的方法，其中，在所述步驟四中，在本傳輸時(shí)段末，根據(jù)各用戶信道狀態(tài)的變化對(duì)基站選擇的發(fā)射天線進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換，并在下一傳輸階段根據(jù)新的天線選擇結(jié)果由相應(yīng)的發(fā)射天線進(jìn)行信號(hào)發(fā)射；每一傳輸時(shí)間的時(shí)長(zhǎng)根據(jù)蜂窩系統(tǒng)所處環(huán)境靈活配置。
[0038]本發(fā)明實(shí)施例提供的面向D2D通信的基站天線選擇方法，可以根據(jù)基站獲得的信道狀態(tài)信息，根據(jù)不同的基站天線選擇策略，有效地選擇相應(yīng)的最優(yōu)發(fā)射天線進(jìn)行信號(hào)的發(fā)射，從而顯著的提高了系統(tǒng)的總?cè)萘俊?br> [0039]圖1為本發(fā)明面向D2D通信的基站天線選擇方法中傳輸時(shí)段劃分以及實(shí)施步驟的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。該方法包括以下步驟:
[0040]步驟101:在傳輸時(shí)段1，基站按照當(dāng)前天線選擇結(jié)果進(jìn)行信號(hào)發(fā)射；
[0041]步驟102:在傳輸時(shí)段I結(jié)束時(shí)，進(jìn)行發(fā)射天線選擇?；精@取各發(fā)射天線到蜂窩用戶和D2D用戶的信道狀態(tài)信息；基站根據(jù)兩種不同的天線選擇策略選擇相應(yīng)的最優(yōu)發(fā)射天線；
[0042]步驟103:在步驟102結(jié)束后，進(jìn)入下一傳輸時(shí)段2，基站根據(jù)天線選擇結(jié)果選擇最優(yōu)發(fā)射天線進(jìn)行信號(hào)發(fā)射。
[0043]圖2為本發(fā)明基于D2D通信的天線選擇方法中天線選擇策略模塊一個(gè)實(shí)施例的流程圖。具體包括如下步驟:
[0044]步驟201:基站獲取各發(fā)射天線到蜂窩用戶和D2D用戶的信道狀態(tài)信息；若采用策略1，則執(zhí)行步驟202 ;采用策略2，則執(zhí)行步驟203 ；
[0045]步驟202:從基站到蜂窩用戶的信道矩陣[hBie，hB2。，…，hBM。]中選擇最大模所對(duì)應(yīng)的發(fā)射天線，作為最優(yōu)發(fā)射天線，執(zhí)行步驟204 ；
[0046]步驟203:從基站到D2D用戶的信道矩陣[hB1D，hB2D, -,hBH)]中選擇最小模所對(duì)應(yīng)的發(fā)射天線，作為最優(yōu)發(fā)射天線，執(zhí)行步驟204 ；
[0047] 步驟204:使用最優(yōu)天線進(jìn)行信號(hào)發(fā)射。
【權(quán)利要求】
1.一種面向D2D通信的基站天線選擇方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟:步驟一:在各傳輸時(shí)段末，基站獲取各發(fā)射天線到蜂窩用戶和D2D用戶的信道狀態(tài)信息； 步驟二:基站根據(jù)步驟一中所獲得的信道狀態(tài)信息，分別以蜂窩鏈路容量最大化和對(duì)D2D鏈路干擾最小化為目標(biāo)，選擇最優(yōu)發(fā)射天線； 對(duì)于以蜂窩鏈路容量最大化為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)容量最大化的天線選擇方法，以下稱之為策略一；以對(duì)D2D鏈路干擾最小化為目標(biāo)的天線選擇方法，以下稱之為策略二 ； 步驟三:在下一傳輸時(shí)段里，根據(jù)步驟二中的策略一或策略二，選擇相應(yīng)的發(fā)射天線進(jìn)行信號(hào)發(fā)射，在每一傳輸時(shí)刻反饋其信道狀態(tài)信息；步驟四:在本傳輸時(shí)段末，返回步驟一，并順次實(shí)施后續(xù)步驟，根據(jù)各用戶信道狀態(tài)的變化對(duì)基站選擇的發(fā)射天線進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換，并進(jìn)行下一傳輸階段，直到整個(gè)傳輸過(guò)程結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向D2D通信的基站天線選擇方法，其特征在于:步驟一中，在各傳輸時(shí)段末，基站獲取各發(fā)射天線到蜂窩用戶和D2D用戶的信道狀態(tài)信息； 信道狀態(tài)信息包括由基站發(fā)射天線到蜂窩用戶接收天線之間的信道系數(shù)組成的信道矩陣，以及由基站到D2D用戶之間的信道矩陣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向D2D通信的基站天線選擇方法，其特征在于:步驟二中，基站根據(jù)步驟一中所獲得的發(fā)射天線和接收天線之間的信道系數(shù)矩陣，分別以蜂窩鏈路容量最大化和對(duì)D2D鏈路干擾最小化為目標(biāo)，選擇最優(yōu)發(fā)射天線；兩種天線選擇策略分述如下: 策略一:以蜂窩鏈路容量最大化為目標(biāo)，在基站M個(gè)發(fā)射天線中，選擇到蜂窩用戶的信道增益最大的天線作為發(fā)射天線； 策略二:以基站對(duì)D2D用戶干擾最小化為目標(biāo)，在基站M個(gè)發(fā)射天線中，選擇到D2D用戶的信道增益最小的天線作為發(fā)射天線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向D2D通信的基站天線選擇方法，其特征在于:步驟三中，在下一傳輸時(shí)段里，根據(jù)步驟二中的策略一或策略二，選擇相應(yīng)的發(fā)射天線進(jìn)行信號(hào)發(fā)射，在每一傳輸時(shí)刻反饋其信道狀態(tài)信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向D2D通信的基站天線選擇方法，其特征在于:步驟四中，在本傳輸時(shí)段末，根據(jù)各用戶信道狀態(tài)的變化對(duì)基站選擇的發(fā)射天線進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換，并在下一傳輸階段根據(jù)新的天線選擇結(jié)果由相應(yīng)的發(fā)射天線進(jìn)行信號(hào)發(fā)射；每一傳輸時(shí)間的時(shí)長(zhǎng)根據(jù)蜂窩系統(tǒng)所處環(huán)境配置。
【文檔編號(hào)】H04B7/06GK103973344SQ201410179379
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】倪藝洋, 喬丹, 金石, 朱洪波 申請(qǐng)人:東南大學(xué)