用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的帶內(nèi)全雙工d2d通信鏈路干擾消除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種雙工D2D通信鏈路干擾消除方法，特別是一種用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的帶 內(nèi)全雙工D2D通信鏈路干擾消除方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著新興的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)如視頻共享、在線游戲、鄰近感知等的不斷增加，提到蜂窩網(wǎng) 絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)性能成為無(wú)線通信領(lǐng)域亟待解決的重要問(wèn)題。Device-t〇-Device(D2D)通信被認(rèn) 為是下一代蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)中提升網(wǎng)絡(luò)性能的一種有效的通信技術(shù)。D2D通信是一種在系統(tǒng)的 控制下，允許終端之間通過(guò)復(fù)用小區(qū)資源直接進(jìn)行通信的新型技術(shù)，它能夠增加蜂窩通信 系統(tǒng)頻譜效率，降低終端發(fā)射功率，在一定程度上解決無(wú)線通信系統(tǒng)頻譜資源匿乏的問(wèn)題。
[0003] D2D通信優(yōu)勢(shì)在于:減輕蜂窩網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)、減少移動(dòng)終端的電池功耗、增加比特速 率、提高網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施故障的魯棒性等，還能支持新型的小范圍點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)服務(wù)。
[0004] D2D通信的主要問(wèn)題之一是復(fù)用小區(qū)用戶的資源所帶來(lái)的干擾問(wèn)題。
[0005] (1)D2D通信復(fù)用上行鏈路資源時(shí)，系統(tǒng)中受D2D通信干擾的是基站，基站可調(diào)節(jié) D2D通信的發(fā)送功率W及復(fù)用的資源來(lái)控制干擾。
[0006] (2)D2D通信復(fù)用下行鏈路資源時(shí)，系統(tǒng)中受D2D通信干擾的是下行鏈路的用戶。當(dāng) D2D鏈路建立后，基站控制D2D傳輸?shù)陌l(fā)送功率來(lái)保證系統(tǒng)小區(qū)用戶的通信。
[0007] 帶內(nèi)全雙工技術(shù)特別適用于D2D通信等短距離通信，它可將頻譜利用率提高1倍， 還可實(shí)現(xiàn)更加靈活的頻譜使用，被公認(rèn)為是5G移動(dòng)通信系統(tǒng)充分挖掘無(wú)線頻譜資源的一個(gè) 重要方向。但是當(dāng)帶內(nèi)全雙工D2D通信鏈路復(fù)用蜂窩網(wǎng)其他一個(gè)用戶的下行鏈路時(shí)，雖然復(fù) 用資源的小區(qū)用戶和帶內(nèi)全雙工D2D用戶在傳播空間上分開(kāi)，但由于基站較大的發(fā)射功率， 仍然會(huì)對(duì)帶內(nèi)全雙工D2D用戶造成干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引針對(duì)上述技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的帶內(nèi)全雙工D2D通信鏈 路干擾消除方法，解決基站較大的發(fā)射功率，對(duì)帶內(nèi)全雙工D2D用戶造成干擾的問(wèn)題。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的帶內(nèi)全雙工D2D通信鏈路干擾消 除方法，包括基站，一個(gè)蜂窩用戶，一對(duì)帶內(nèi)全雙工D2D通信鏈路用戶，分別用BS，USERl、 USER2、USER3表示，構(gòu)成一個(gè)嵌入帶內(nèi)全雙工D2D通信的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，帶內(nèi)全雙工D2D通信鏈路 復(fù)用蜂窩網(wǎng)下行鏈路頻譜資源，具備同時(shí)同頻發(fā)送和接收信號(hào)的能力;采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)的蜂窩網(wǎng)發(fā)射基站BS和蜂窩網(wǎng)用戶US邸1、復(fù)用蜂窩網(wǎng)絡(luò)下行鏈路頻譜資源的帶內(nèi)全雙 工D2D通信的用戶USER2和US邸3;帶內(nèi)全雙工D2D通信用戶具備在發(fā)送信號(hào)的同時(shí)接收信號(hào) 的能力，通過(guò)在發(fā)送目標(biāo)信號(hào)的同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)偵聽(tīng)到的信號(hào)，并分配目標(biāo)信號(hào)和接收信號(hào)最優(yōu) 的發(fā)射功率，提高帶內(nèi)全雙工D2D通信鏈路的通信質(zhì)量；
[0010] 用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的帶內(nèi)全雙工D2D通信鏈路干擾消除方法，其方法步驟如下：
[0011] a)帶內(nèi)全雙工D2D通信用戶US邸巧日用戶US邸3進(jìn)行D2D通信，D2D通信復(fù)用基站BS 與USERl通信的下行鏈路的頻譜資源，此時(shí)基站BS對(duì)D2D通信鏈路就會(huì)有干擾；
[0012] b)在帶內(nèi)全雙工D2D通信鏈路用戶US邸2接收天線接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)自干擾消除 后，得到的信號(hào)將會(huì)和發(fā)送給D2D用戶USER3的信號(hào)疊加后一同通過(guò)發(fā)射天線發(fā)送出去，得 到的復(fù)合信號(hào)可表示為：Xs =巧+仍3及2 :，
[OOU]其中CO 1，CO 2代表功率權(quán)重，
[0014] 盧是信號(hào)處理的相位延時(shí)，
[0015] y2為帶內(nèi)全雙工D2D通信鏈路用戶USER2接收天線接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)自干擾消除 得到的接收信號(hào)，
[0016] S2是USER2發(fā)送給USER3的信號(hào)；
[0017] 上式中Ys=吳-x'2，其中X2*為用戶USER2的自干擾信號(hào)的估計(jì)值； y 2 = y巧11: V+- h 化乂 ?' + h+ n 2，
[001引其中Pi是基站的發(fā)送功率，
[0019] Si是基站發(fā)送給蜂窩網(wǎng)接收端USERl的信號(hào)，
[0020] X3是USER3發(fā)送給USER2的信號(hào)，
[00別]hi2、h22、h32分別是是基站到USERl的信道增益、U沈R2到U沈R2的信道增益和US邸3 到USER2的信道增益，用戶USER2為m是高斯白噪聲；
[0022] 具體地，帶內(nèi)全雙工D2D通信用戶US邸2接收天線接收的信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬積極自干擾 消除，再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行數(shù)字自干擾消除，得到來(lái)自基站BS的干擾信號(hào)y2，根據(jù)公式X2 =O iej*V2+ ?2S2和權(quán)值功率分配，通過(guò)發(fā)射電路發(fā)送給US邸3;
[0023] C)在帶內(nèi)全雙工D2D通信鏈路US邸3接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)自干擾信號(hào)的消除后得到： .1'.，' =々-V:(似 節(jié)J如 +V「CA,'A + I" + '
[0024] 其中I22、l33分別是是USER2和USER3的自干擾消除誤差，n3為高斯白噪聲，Wl和CO 2為功率權(quán)重，hl2，h23和hl3為信道增益;最終使得基站干擾的到抵消，最終提高D2D通信鏈 路中的通信質(zhì)量。
[0025] 其中帶內(nèi)全雙工D 2 D通信用戶功率權(quán)重CO 1和CO 2求解得到：
;根據(jù)公式義2=?心\2+?232， 通過(guò)發(fā)射電路發(fā)射；
[0026] 其中信道增益hi2，h23 USER2可隨接獲得，信道增益hi3通過(guò)USER3反饋。
[0027] 本發(fā)明具有W下有益效果:可使得帶內(nèi)全雙工D2D用戶US邸3獲得最大化的信噪比 增益，保證了帶內(nèi)全雙工D2D用戶服務(wù)質(zhì)量，提升網(wǎng)絡(luò)性能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法利用帶 內(nèi)全雙工同時(shí)收發(fā)的特性，使得帶內(nèi)全雙工D2D用戶復(fù)用蜂窩網(wǎng)絡(luò)下行鏈路頻譜資源時(shí)，基 站不需要控制自身的發(fā)送功率，就可W保證D2D通信質(zhì)量不受蜂窩網(wǎng)基站發(fā)送信號(hào)的影響。 同時(shí)由于帶內(nèi)全雙工D2D用戶可W同時(shí)收發(fā)，理論上可W增加 D2D通信一倍的吞吐量。總之， 該方法在不影響蜂窩通信系統(tǒng)的整體性能的基礎(chǔ)上，提高了帶內(nèi)全雙工D2D通信鏈路中的 通信質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[00%]圖1是嵌入帶內(nèi)全雙工D2D通信鏈路的蜂窩網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖2是帶內(nèi)全雙工D2D通信鏈路發(fā)射端的電路設(shè)計(jì)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 本發(fā)明的干擾消除方法包括基站，一個(gè)蜂窩用戶，一對(duì)帶內(nèi)全雙工D2D通信鏈路用 戶，分別用BS，USERl、USER2、USER3表示，構(gòu)成一個(gè)嵌入帶內(nèi)全雙工D2D通信的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，帶 內(nèi)全雙工D2D通信鏈路復(fù)用蜂窩網(wǎng)下行鏈路頻譜資源，具備同時(shí)同頻發(fā)送和接收信號(hào)的能 力;采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的蜂窩網(wǎng)發(fā)射基站BS和蜂窩網(wǎng)用戶USER1、復(fù)用蜂窩網(wǎng)絡(luò)下行鏈路 頻譜資源的帶內(nèi)全雙工D2D通信的用戶US邸巧郵SER3;帶內(nèi)全雙工D2D通信用戶具備在發(fā)送 信號(hào)的同時(shí)接收信號(hào)的能力，通過(guò)在發(fā)送目標(biāo)信號(hào)的同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)偵聽(tīng)到的信號(hào)，并分配目標(biāo) 信號(hào)和接收信號(hào)最優(yōu)的發(fā)射功率，提高帶內(nèi)全雙工D2D通信鏈路的通信質(zhì)量。
[0031 ]干擾消除方法具體步驟如下：
[0032] a)帶內(nèi)全雙工D2D通信用戶US邸巧日用戶US邸3進(jìn)行D2D通信，D2D通信復(fù)用基站BS 與USERl通信的下行鏈路的頻譜資源，此時(shí)基站BS對(duì)D2D通信鏈路就會(huì)有干擾；
[0033] b)在帶內(nèi)全雙工D2D通信鏈路用戶US邸2接收天線接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)自干擾消除 后，得到的信號(hào)將會(huì)和發(fā)送給D2D用戶USER3的信號(hào)疊加后一同通過(guò)發(fā)射天線發(fā)送出去，得 到的復(fù)合信號(hào)可表示為：X2 =巧+鳴a'2，
[0034] 其中01，O2代表功率權(quán)重，
[0035] e*是信號(hào)處理的相位延時(shí)，
[0036] y2為帶內(nèi)全雙工D2D通信鏈路用戶USER2接收天線接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)自干擾消除 得到的接收信號(hào)，S2是USER2發(fā)送給USER3的信號(hào)；
[0037]上式中y;=歹2-X;，其中X2*為用戶USER2的自干擾信號(hào)的估計(jì)值； 耗=+1?% + h 社X; + 凸么，
[003引其中Pi是基站的發(fā)送功率，
[0039] Si是基站發(fā)送給蜂窩網(wǎng)接收端USERl的信號(hào)，
[0040] X3是USER3發(fā)送給USER2的信號(hào)，
[004。 hi2、h22、h32分別是是基站到USERl的信道增益、U沈R2到U沈R2的信道增益和US邸3 到USER2的信道增益，用戶USER2為m是高斯白噪聲；
[0042]具體地，帶內(nèi)全雙工D2D通信用戶US邸2接收天線接收的信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬積極自干擾 消除，再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行數(shù)字自干擾消除，得到來(lái)自基站BS的干擾信號(hào)y2，根據(jù)公式X2 =O iej*V2+ ?2S2和權(quán)值功率分配，通過(guò)發(fā)射電路發(fā)送給US邸3;
[0043 ] C)在帶內(nèi)全雙工D2D通信鏈路US邸3接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)自干擾信號(hào)的消除后得到： 扔'二 A,,'(郵+ .似泌' + 尸//?/如十I33. +巧3 其中 122、133分別是是 USER2和 USER3 的 自干擾消除誤差，n3為高斯白噪聲；最終使得基站干擾的到抵消，最終提高D2D通信鏈路中 的通信質(zhì)量。
[0044] 帶內(nèi)全雙工D2D通信用戶發(fā)射信號(hào)為：X2= COieWys+ CO 2S2，另一帶內(nèi)全雙工D2D通 信用戶經(jīng)過(guò)自干擾消除后的接收信號(hào)為：.!?< =々^((^盧.'''\巧/?,,聲,.+啤、1+*/^/?一,+巧，其中最 優(yōu)功率權(quán)重O 1，O 2的求解如下：
[0047] X2= ?ieWy2+?2S