專利名稱：一種蜂窩網絡中采用d2d技術的擴頻通信方法
技術領域：
本發明屬于通信技術領域，涉及ー種蜂窩系統中D2D之間的鏈路傳輸方法。
背景技術：
未來無線蜂窩通信網絡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現無線寬帶化顯得尤為重要。而當前移動互聯網中迅猛發展的本地業務，例如視頻/音樂分享，也迫切需要在現有蜂窩網中引入新的技術來支持。傳統的蜂窩移動通信網絡都是集中式控制的，即使兩個終端設備相鄰很近，終端設備之間的通信須通過基站和核心網進行。集中式控制系統便于資源管理以及干擾控制，但有個缺點日漸顯著，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 (終端設備)相距很近，也要使用雙倍的資源來進行通信，包括空ロ資源和基站回傳資源。其中第二個問題，已經被業界認識到，并在3GPPR10中對相應解決方案進行標準化。為了提高空ロ頻譜使用效率，降低傳統蜂窩網的沉重負載，獲得更高的系統吞吐量，蜂窩網絡下的終端直通(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，在繼續保持通過基站進行的通信同時，與另ー個終端直接進行數據通信，從而降低空ロ資源的占用，提高系統吞吐率，同時還可以減少通信延時、降低干擾水平、節省終端能量。終端直通技術的應用場景多為本地服務的類型，比如數據多播業務和本地文件共享業務。在多播數據業務中，服務的提供者，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送內容相同的數據，組織者可以利用D2D通信技術，即時可靠地完成服務。若用戶的本地數據(如文件、照片、視頻等)需要在相鄰的終端間進行共享時，也可通過D2D建立終端集群，完成數據共享。此外，D2D可提供的業務還包括移動狀態中的多人協作游戲、移動廣告業務、交友業務、車輛間通信、移動中繼等。與可以支持相似業務、使用未授權頻段的WLAN、藍牙相比，蜂窩通信系統中的終端直通在基站的控制下，使用基站分配的授權頻帶資源，可以控制系統干擾水平以獲得高數據率的終端直接通訊，同時還能享受蜂窩通信系統帶來的移動性優勢。加之D2D通信對終端用戶的透明性，其無需在WLAN及藍牙中那樣進行繁瑣的手動配對以及接入點設置，從而提高用戶的感受，便于業務的推廣。目前D2D傳輸的研究還不多，大多數涉及D2D的研究更加側重于資源的分配以及干擾的控制。D2D用戶復用蜂窩用戶的資源時，系統為了避免干擾影響蜂窩用戶的正常通信，資源調度的算法很復雜，造成很大的系統開銷。
發明內容
本發明的目的在于提供ー種蜂窩網絡中采用D2D技術的擴頻通信方法。為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案。假設系統中存在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頻碼傳送給每對D2D用戶；3)經過步驟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頻方法得到頻域擴頻后的時域信號。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發送用戶通過分配的子載波向D2D接收用戶發送信號，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)則進入步驟4)，
權利要求
1.ー種蜂窩網絡中采用D2D技術的擴頻通信方法，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頻碼傳送給每對D2D用戶； 3)經過步驟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頻方法得到頻域擴頻后的時域信號。
2.根據權利要求I所述ー種蜂窩網絡中采用D2D技術的擴頻通信方法，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.根據權利要求I所述ー種蜂窩網絡中采用D2D技術的擴頻通信方法，其特征在于所述步驟3)的具體方法為 D2D發送用戶通過分配的子載波向D2D接收用戶發送信號，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，當復用上行頻率資源時，P為基站端接收功率，當復用下行頻率資源吋，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.根據權利要求3所述ー種蜂窩網絡中采用D2D技術的擴頻通信方法，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頻碼，直至D2D用戶具備D2D鏈路建立的條件。
5.根據權利要求I所述ー種蜂窩網絡中采用D2D技術的擴頻通信方法，其特征在于所述步驟4)的具體方法為 D2D發送用戶根據正交擴頻碼選擇長度為M的擴頻序列Ck，Ck= [ck(0), ck(l),. · ·，Ck(M-I)]，然后D2D發送用戶根據子載波分配信息將D2D的發送信息符號經過擴頻序列擴頻后映射到相應的子載波上，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用戶發送的符號時域采樣值，a為發送信息符號，j表示復數。
6.根據權利要求5所述ー種蜂窩網絡中采用D2D技術的擴頻通信方法，其特征在于所述擴頻序列為Walsh-Hadamard序列、M序列或Golden序列。
7.根據權利要求I所述ー種蜂窩網絡中采用D2D技術的擴頻通信方法，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，當子載波分配重疊時各對D2D用戶通過正交擴頻碼區 分相互之間的信號。
全文摘要
本發明公開了一種蜂窩網絡中采用D2D技術的擴頻通信方法，包括如下步驟在蜂窩系統場景下存在D2D用戶需求，判斷是否能夠建立D2D鏈路，再將D2D用戶之間需要傳輸的符號擴頻到整個頻帶的多段載波上，D2D用戶發送信號通過擴頻碼進行頻域擴展后再傳輸。該方法可以顯著的提升系統的容量，對蜂窩用戶的干擾小，信令簡單，具有很強的實際操作可能性。
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 優先權日2012年9月12日
發明者廖學文, 高俊樹, 鄧建國, 羅新民 申請人:西安交通大學