專利名稱：一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中采用d2d技術(shù)的擴(kuò)頻通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種蜂窩系統(tǒng)中D2D之間的鏈路傳輸方法。
背景技術(shù)：
未來無線蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的必然趨勢是高速率、大容量以及更高的QoS，如何有效地使用有限的帶寬資源實(shí)現(xiàn)無線寬帶化顯得尤為重要。而當(dāng)前移動互聯(lián)網(wǎng)中迅猛發(fā)展的本地業(yè)務(wù)，例如視頻/音樂分享，也迫切需要在現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)中引入新的技術(shù)來支持。傳統(tǒng)的蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)都是集中式控制的，即使兩個終端設(shè)備相鄰很近，終端設(shè)備之間的通信須通過基站和核心網(wǎng)進(jìn)行。集中式控制系統(tǒng)便于資源管理以及干擾控制，但有個缺點(diǎn)日漸顯著，即在一定場景下其資源使用效率不是很高。比如，即使兩個UE (終端設(shè)備)相距很近，也要使用雙倍的資源來進(jìn)行通信，包括空ロ資源和基站回傳資源。其中第二個問題，已經(jīng)被業(yè)界認(rèn)識到，并在3GPPR10中對相應(yīng)解決方案進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。為了提高空ロ頻譜使用效率，降低傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)的沉重負(fù)載，獲得更高的系統(tǒng)吞吐量，蜂窩網(wǎng)絡(luò)下的終端直通(Device-to-Device communication, D2D)研究日益受到重視。D2D的終端可以直接、或在基站控制下，在繼續(xù)保持通過基站進(jìn)行的通信同時，與另ー個終端直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，從而降低空ロ資源的占用，提高系統(tǒng)吞吐率，同時還可以減少通信延時、降低干擾水平、節(jié)省終端能量。終端直通技術(shù)的應(yīng)用場景多為本地服務(wù)的類型，比如數(shù)據(jù)多播業(yè)務(wù)和本地文件共享業(yè)務(wù)。在多播數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中，服務(wù)的提供者，如音樂會或者其他大型活動的組織者，需要向集會的參與者發(fā)送內(nèi)容相同的數(shù)據(jù)，組織者可以利用D2D通信技術(shù)，即時可靠地完成服務(wù)。若用戶的本地數(shù)據(jù)(如文件、照片、視頻等)需要在相鄰的終端間進(jìn)行共享時，也可通過D2D建立終端集群，完成數(shù)據(jù)共享。此外，D2D可提供的業(yè)務(wù)還包括移動狀態(tài)中的多人協(xié)作游戲、移動廣告業(yè)務(wù)、交友業(yè)務(wù)、車輛間通信、移動中繼等。與可以支持相似業(yè)務(wù)、使用未授權(quán)頻段的WLAN、藍(lán)牙相比，蜂窩通信系統(tǒng)中的終端直通在基站的控制下，使用基站分配的授權(quán)頻帶資源，可以控制系統(tǒng)干擾水平以獲得高數(shù)據(jù)率的終端直接通訊，同時還能享受蜂窩通信系統(tǒng)帶來的移動性優(yōu)勢。加之D2D通信對終端用戶的透明性，其無需在WLAN及藍(lán)牙中那樣進(jìn)行繁瑣的手動配對以及接入點(diǎn)設(shè)置，從而提高用戶的感受，便于業(yè)務(wù)的推廣。目前D2D傳輸?shù)难芯窟€不多，大多數(shù)涉及D2D的研究更加側(cè)重于資源的分配以及干擾的控制。D2D用戶復(fù)用蜂窩用戶的資源時，系統(tǒng)為了避免干擾影響蜂窩用戶的正常通信，資源調(diào)度的算法很復(fù)雜，造成很大的系統(tǒng)開銷。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中采用D2D技術(shù)的擴(kuò)頻通信方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。假設(shè)系統(tǒng)中存在W個蜂窩用戶，U對D2D用戶，該通信方法的具體步驟為
1)各對D2D用戶通過公共信道向基站發(fā)送D2D鏈路建立請求信息；2)基站收到D2D鏈路建立請求信息后，由基站為每對D2D用戶分配子載波，然后基站通過公共信道將子載波分配信息和正交擴(kuò)頻碼傳送給每對D2D用戶；3)經(jīng)過步驟2)后，由基站判斷每對D2D用戶是否具備D2D鏈路建立的條件；4)對于具備鏈路建立條件的每對D2D用戶，使用基于物理層的頻域擴(kuò)頻方法得到頻域擴(kuò)頻后的時域信號。所述D2D鏈路建立的條件為D2D用戶對蜂窩用戶的干擾功率，或其他控制D2D用戶對蜂窩用戶干擾的途徑，所述途徑包括距離或者用戶相對于基站的角度。所述步驟3)的具體方法為D2D發(fā)送用戶通過分配的子載波向D2D接收用戶發(fā)送信號，由基站判斷D2D用戶對每個蜂窩用戶的干擾功率是否滿足公式(I )，若干擾功率滿足公式(I)則進(jìn)入步驟4)，
權(quán)利要求
1.ー種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中采用D2D技術(shù)的擴(kuò)頻通信方法，其特征在于，該通信方法的具體步驟為 1)各對D2D用戶通過公共信道向基站發(fā)送D2D鏈路建立請求信息； 2)基站收到D2D鏈路建立請求信息后，由基站為每對D2D用戶分配子載波，然后基站通過公共信道將子載波分配信息和正交擴(kuò)頻碼傳送給每對D2D用戶； 3)經(jīng)過步驟2)后，由基站判斷每對D2D用戶是否具備D2D鏈路建立的條件； 4)對于具備鏈路建立條件的每對D2D用戶，使用基于物理層的頻域擴(kuò)頻方法得到頻域擴(kuò)頻后的時域信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中采用D2D技術(shù)的擴(kuò)頻通信方法，其特征在于所述D2D鏈路建立的條件為D2D用戶對蜂窩用戶的干擾功率，或其他控制D2D用戶對蜂窩用戶干擾的途徑，所述途徑包括距離或者用戶相對于基站的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中采用D2D技術(shù)的擴(kuò)頻通信方法，其特征在于所述步驟3)的具體方法為 D2D發(fā)送用戶通過分配的子載波向D2D接收用戶發(fā)送信號，由基站判斷D2D用戶對每個蜂窩用戶的干擾功率是否滿足公式(I )，若干擾功率滿足公式(I)則進(jìn)入步驟4)， i < 51og2(l+~=——) ，公式(I)中，R為蜂窩用戶需要的信息速率，B為每個蜂窩用戶所占帶寬，P為接收功率，當(dāng)復(fù)用上行頻率資源時，P為基站端接收功率，當(dāng)復(fù)用下行頻率資源吋，P為用戶端的接收功率，P1為D2D用戶對每個蜂窩用戶的干擾功率，N0為高斯白噪聲功率譜密度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述ー種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中采用D2D技術(shù)的擴(kuò)頻通信方法，其特征在于若D2D用戶對蜂窩用戶的干擾功率不滿足公式(I )，則該基站讓D2D用戶使用更低的發(fā)射功率降低D2D用戶對每個蜂窩用戶的干擾功率或者使用更長的正交擴(kuò)頻碼，直至D2D用戶具備D2D鏈路建立的條件。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中采用D2D技術(shù)的擴(kuò)頻通信方法，其特征在于所述步驟4)的具體方法為 D2D發(fā)送用戶根據(jù)正交擴(kuò)頻碼選擇長度為M的擴(kuò)頻序列Ck，Ck= [ck(0), ck(l),. · ·，Ck(M-I)]，然后D2D發(fā)送用戶根據(jù)子載波分配信息將D2D的發(fā)送信息符號經(jīng)過擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻后映射到相應(yīng)的子載波上，得到符號時域采樣值，如公式(2)所示 M-I.2π·. s(m) = -η= > C,_ (l)e Λ/ , 0 彡 m 彡 M-I VM /=O(2) 公式(2)中s(m)為D2D用戶發(fā)送的符號時域采樣值，a為發(fā)送信息符號，j表示復(fù)數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述ー種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中采用D2D技術(shù)的擴(kuò)頻通信方法，其特征在于所述擴(kuò)頻序列為Walsh-Hadamard序列、M序列或Golden序列。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中采用D2D技術(shù)的擴(kuò)頻通信方法，其特征在于所述步驟4)中，各對D2D用戶分配的子載波相互正交、部分重疊或完全重疊，當(dāng)子載波分配重疊時各對D2D用戶通過正交擴(kuò)頻碼區(qū) 分相互之間的信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中采用D2D技術(shù)的擴(kuò)頻通信方法，包括如下步驟在蜂窩系統(tǒng)場景下存在D2D用戶需求，判斷是否能夠建立D2D鏈路，再將D2D用戶之間需要傳輸?shù)姆枖U(kuò)頻到整個頻帶的多段載波上，D2D用戶發(fā)送信號通過擴(kuò)頻碼進(jìn)行頻域擴(kuò)展后再傳輸。該方法可以顯著的提升系統(tǒng)的容量，對蜂窩用戶的干擾小，信令簡單，具有很強(qiáng)的實(shí)際操作可能性。
文檔編號H04B1/7097GK102843162SQ20121033703
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者廖學(xué)文, 高俊樹, 鄧建國, 羅新民 申請人:西安交通大學(xué)