本發(fā)明涉及D2D通信領(lǐng)域，尤其涉及一種用于D2D通信系統(tǒng)的導(dǎo)頻復(fù)用方法。
背景技術(shù)：
：近年來，隨著無線業(yè)務(wù)的高速增長，頻譜資源日益短缺，D2D(Device-to-Device)通信技術(shù)可以極大提升系統(tǒng)的頻譜利用率，所以被建議在第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)中采用。D2D通信允許相鄰用戶直接通信，而不需要經(jīng)過基站，并且D2D用戶可以復(fù)用蜂窩用戶的頻率資源。因此，D2D通信具有提高頻帶利用率、降低傳輸時(shí)延、減少能量消耗的優(yōu)點(diǎn)。在蜂窩和D2D混合通信系統(tǒng)中，蜂窩用戶通常具有更高的優(yōu)先級，并且蜂窩用戶的數(shù)目通常小于D2D對的個(gè)數(shù)。所以，可以假設(shè)單小區(qū)場景中蜂窩用戶使用相互正交的導(dǎo)頻序列進(jìn)行信道估計(jì)。為了減小導(dǎo)頻序列的長度，D2D用戶之間存在導(dǎo)頻復(fù)用，也即D2D用戶可用的導(dǎo)頻集合的數(shù)目小于D2D對的個(gè)數(shù)。為了減小D2D用戶信道估計(jì)誤差，需要一種能夠有效降低D2D用戶間導(dǎo)頻污染的方法。本專利給出了一種蜂窩和D2D混合通信系統(tǒng)中導(dǎo)頻復(fù)用的方法，這種方法可以有效減小D2D對之間的導(dǎo)頻干擾問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：發(fā)明目的：本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種用于D2D通信系統(tǒng)的導(dǎo)頻復(fù)用方法，該方法適用于蜂窩和D2D混合通信系統(tǒng)中，可以有效減小D2D對之間的導(dǎo)頻干擾問題。技術(shù)方案：本發(fā)明所述的用于D2D通信系統(tǒng)的導(dǎo)頻復(fù)用方法，包括：S1、獲取所有D2D對之間的大尺度衰落系數(shù)；S2、根據(jù)大尺度衰落系數(shù)，計(jì)算任意兩個(gè)D2D對之間的潛在干擾；S3、從未分配導(dǎo)頻的D2D對集合中選取受潛在干擾最大的D2D對；S4、從導(dǎo)頻資源中選取導(dǎo)頻ωm分配給選取的D2D對，并將選取的D2D對添加到已分配導(dǎo)頻的D2D對集合中；其中，ωm表示導(dǎo)頻資源中第m個(gè)導(dǎo)頻，m為已分配導(dǎo)頻的D2D對的個(gè)數(shù)；S5、判斷已分配導(dǎo)頻的D2D對的個(gè)數(shù)是否小于導(dǎo)頻資源的個(gè)數(shù)；若是，則返回至S3；若否，執(zhí)行S6；S6、計(jì)算每一未分配導(dǎo)頻的D2D對的潛在導(dǎo)頻；S7、從未分配導(dǎo)頻的D2D集合中選取受潛在干擾最大的D2D對；S8、將選取的D2D對對應(yīng)的潛在導(dǎo)頻分配給選取的D2D對，并將選取的D2D對添加到已分配導(dǎo)頻的D2D對集合中；S9、判斷是否所有D2D對都已經(jīng)分配導(dǎo)頻，若否，則返回步驟S6，若是，則完成導(dǎo)頻分配。進(jìn)一步的，所述步驟S2中的潛在干擾的計(jì)算公式為：βik=0,i=kln(1+vik2vkk2+vki2vii2),i≠k]]>式中，βik表示D2D對i和D2D對k之間使用相同導(dǎo)頻時(shí)的潛在干擾，i、k表示D2D對的編號，K表示D2D對的個(gè)數(shù)，v·*表示D2D對·和D2D對*之間的大尺度衰落系數(shù)。進(jìn)一步的，所述步驟S6中的潛在導(dǎo)頻為對D2D對造成潛在干擾最小的導(dǎo)頻；其中，D2D對k的潛在導(dǎo)頻為編號為nk的導(dǎo)頻，式中，N為導(dǎo)頻資源的個(gè)數(shù)，導(dǎo)頻矩陣為λi表示分配給D2D對i的導(dǎo)頻序列，Λ為已分配導(dǎo)頻的D2D對集合。進(jìn)一步的，所述步驟S7中的受潛在干擾最大的D2D對k′的計(jì)算公式為k′=argmaxk∈K\Λ{Σi∈K\Λβik+Σ{i|λi=ωnk}βik}.]]>有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明充分利用緩慢變化的大尺度衰落系數(shù)，定義了描述兩個(gè)D2D對之間相互干擾的參量，使用復(fù)雜度較低的算法實(shí)現(xiàn)了復(fù)用導(dǎo)頻情況下D2D用戶間的導(dǎo)頻分配，可以有效降低導(dǎo)頻污染，具有一定的實(shí)用性。本發(fā)明的核心思想是每次從未分配導(dǎo)頻的D2D用戶中找到所受潛在干擾最大的D2D對，將對該D2D對造成干擾最小的導(dǎo)頻分配給它，直到所有D2D對都分配到導(dǎo)頻。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)簡單，并且仿真證明其具有良好的性能。附圖說明圖1是本本實(shí)施例涉及的D2D通信系統(tǒng)的場景示意圖；圖1中，BS為基站，D2D-Tx和D2D-Rx分別表示D2D對x的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，實(shí)線箭頭表示有用導(dǎo)頻信號，虛線箭頭表示導(dǎo)頻干擾信號；圖2是本實(shí)施例的流程示意圖；圖3是本發(fā)明提供的導(dǎo)頻分配算法(ProposedScheme)、隨機(jī)分配導(dǎo)頻(RPA)以及導(dǎo)頻不復(fù)用(NPR)的對比圖；考慮具有20個(gè)D2D對的通信系統(tǒng)，橫坐標(biāo)表示D2D用戶可用的導(dǎo)頻個(gè)數(shù)，縱坐標(biāo)表示每個(gè)D2D對的平均速率。具體實(shí)施方式本實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)圖如圖1所示，通信系統(tǒng)中有K個(gè)單天線D2D對和一個(gè)基站，D2D對集合記作D2D用戶復(fù)用N個(gè)正交導(dǎo)頻進(jìn)行信道估計(jì)。所有發(fā)射機(jī)使用相同的時(shí)頻資源發(fā)送信號。將導(dǎo)頻資源的導(dǎo)頻矩陣記作導(dǎo)頻序列是標(biāo)準(zhǔn)正交向量，也即ΩHΩ＝IN。為減小導(dǎo)頻序列的長度，D2D用戶復(fù)用導(dǎo)頻集合{ω1,…,ωN}，N<K。則D2D接收機(jī)k接收到的導(dǎo)頻信號為其中，pi是D2D發(fā)射機(jī)i的導(dǎo)頻功率；是D2D發(fā)射機(jī)i到D2D接收機(jī)k的信道增益，其中，vik表示大尺度衰落，表示小尺度衰落；λi∈{ω1,…,ωN}表示分配給D2D對i的導(dǎo)頻序列；表示加性白噪聲。則信道增益gik的MMSE可以表示為其中，表示跟D2D對i使用相同導(dǎo)頻序列的D2D集合。將信道估計(jì)誤差記作則根據(jù)MMSE估計(jì)的性質(zhì)可以知道，和相互獨(dú)立，并且滿足其中，εik＝vik-δik為了減小導(dǎo)頻污染，最小化D2D鏈路信道估計(jì)的均方誤差得到下面優(yōu)化問題其中，表示導(dǎo)頻分配策略。上述優(yōu)化問題是一個(gè)組合優(yōu)化問題，可以使用窮盡搜索的方法尋找最優(yōu)解，但窮盡搜索的復(fù)雜度隨用戶數(shù)目指數(shù)增長。為此采用以下方法進(jìn)行導(dǎo)頻分配。如圖2所示，本實(shí)施例的用于D2D通信系統(tǒng)的導(dǎo)頻復(fù)用方法，包括以下步驟：S1、獲取所有D2D對之間的大尺度衰落系數(shù)其中，v.*表示D2D對·和D2D對*之間的大尺度衰落系數(shù)。S2、根據(jù)大尺度衰落系數(shù)，計(jì)算任意兩個(gè)D2D對之間的潛在干擾。其中，潛在干擾的計(jì)算公式為：βik=0,i=kln(1+vik2vkk2+vki2vii2),i≠k]]>式中，βik表示D2D對i和D2D對k之間使用相同導(dǎo)頻時(shí)的潛在干擾，i、k表示D2D對的編號，S3、從未分配導(dǎo)頻的D2D對集合中選取受潛在干擾最大的D2D對k^。其中，S4、從導(dǎo)頻資源中選取導(dǎo)頻ωm分配給選取的D2D對k^，ωm表示導(dǎo)頻資源中第m個(gè)導(dǎo)頻，m為已分配導(dǎo)頻的D2D對的個(gè)數(shù)；并將選取的D2D對k^添加到已分配導(dǎo)頻的D2D對集合Λ中，即λk^＝ωm,Λ＝Λ∪k^。S5、判斷已分配導(dǎo)頻的D2D對的個(gè)數(shù)是否小于導(dǎo)頻資源的個(gè)數(shù)N；若是，則返回至S3；若否，執(zhí)行S6。S6、計(jì)算每一未分配導(dǎo)頻的D2D對的潛在導(dǎo)頻。其中，潛在導(dǎo)頻為對D2D對造成潛在干擾最小的導(dǎo)頻；具體的，D2D對k的潛在導(dǎo)頻為導(dǎo)頻矩陣中編號為nk的導(dǎo)頻，S7、從未分配導(dǎo)頻的D2D集合中選取受潛在干擾最大的D2D對。其中，受潛在干擾最大的D2D對k′的計(jì)算公式為k′=argmaxk∈K\Λ{Σi∈K\Λβik+Σ{i|λi=ωnk}βik}.]]>S8、將選取的D2D對對應(yīng)的潛在導(dǎo)頻分配給選取的D2D對，并將選取的D2D對添加到已分配導(dǎo)頻的D2D對集合中，即：Λ＝Λ∪k′.。S9、判斷是否所有D2D對都已經(jīng)分配導(dǎo)頻，若否，則返回步驟S6，若是，則完成導(dǎo)頻分配。對上述方法進(jìn)行仿真驗(yàn)證，在半徑500米的小區(qū)中有20個(gè)D2D對，路徑損耗服從參數(shù)為3.7的指數(shù)分布，陰影衰落是標(biāo)準(zhǔn)差為8dB的對數(shù)正態(tài)分布，導(dǎo)頻發(fā)射功率為20mW。結(jié)果如圖3所示，可以看出，與隨機(jī)分配導(dǎo)頻相比，本發(fā)明提出的方案可以有效提高用戶速率；與導(dǎo)頻不復(fù)用的場景(也即每個(gè)D2D對使用不同的導(dǎo)頻)相比，本發(fā)明提出的方案可以有效減小導(dǎo)頻序列的長度，提升頻譜效率。以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實(shí)施例而已，不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3