基于D2D組間通信的多用戶協同傳輸方法技術

本發明專利技術公開一種基于D2D組間通信的多用戶協同傳輸方法，主要克服了多用戶進行通信時，浪費無線資源的缺點，提出了一種新的通信場景，其步驟為：(1)組內通信；(2)用戶編碼；(3)用戶向基站發送消息；(4)基站譯碼；(5)基站編碼；(6)基站向用戶發送消息；(7)用戶譯碼。本發明專利技術可以在不需要基站輔助的前提下進行組內通信，提高無線資源使用效率，減輕基站負擔，降低系統干擾；可以在終端設備受尺寸、硬件以及復雜度限制的條件下，獲取MIMO系統所帶來的復用增益和分集增益，實現提高系統容量和頻譜利用率的目標。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于通信
，更進一步涉及蜂窩通信
中的一種基于D2D組間通信的多用戶協同傳輸方法。本專利技術可以實現蜂窩通信與終端直達通信共存的混合網絡中不同D2D通信組中用戶間的信息交互。
技術介紹
作為蜂窩網下的短距離通信技術，終端直達技術(Device-to-Device，D2D)能實現終端設備之間的直接通信，在節省資源、減小干擾和提升傳輸效率等多方面有巨大的優勢。在下一代寬帶蜂窩移動通信系統中融合D2D技術，將顯著改善網絡結構、增強覆蓋、提高系統容量。終端設備受尺寸、硬件和復雜度等眾多限制，很難配置多根相互獨立的天線。為了獲取系統的空間分集增益或復用增益，可采用虛擬多輸入多輸出MMO技術動態的將多個單天線發送或接收的用戶配成一對，形成虛擬的多輸入多輸出MIMO發送。此時，利用空時編碼技術，發送端之間相互協作，構成虛擬多輸入多輸出MMO系統。網絡編碼技術允許中間節點對接收到的數據包進行編碼，而不是像傳統通信網絡中那樣只是進行存儲轉發，具有提高傳輸效率、減少數據包的傳輸次數、節省資源等優勢。D2D組間通信將D2D技術、虛擬多輸入多輸出MMO技術和網絡編碼技術有效結合，可以同時獲取多天線系統帶來的分集增益和復用增益，提高系統容量和傳輸效率，降低系統能量消耗。中國民航大學申請的專利“基于簇用戶協作的虛擬MIMO中繼傳輸方法及系統”(專利申請號:201010207280.5，公開號:101873161A)公開了一種用戶終端與基站間采用虛擬多輸入多輸出MMO傳輸技術。該專利申請依據用戶終端在小區內的分布情況，將空間相鄰的若干個用戶終端劃分為一個簇，小區由多個簇組成；將簇內用戶終端間信道建模為萊斯信道；將用戶終端與基站間信道建模為多徑瑞利衰落信道；使同一簇內兩個用戶終端相互協作在三個時隙內完成用戶終端到基站的信息傳輸。系統包括有多個用戶終端和與多個用戶終端進行通信的基站，所述的相鄰的若干個用戶終端組成的簇，相互協作，在三個時隙內完成用戶終端到基站的信息傳輸。該專利申請存在的不足是，該方法在簇內用戶間通信時需要在基站的輔助下進行，增加了基站的負擔，占用了無線資源。北京郵電大學申請的專利“基于位置信息的D2D分簇多播方法”(專利申請號:201210032993.1，公開號:102595314A)公開了一種蜂窩網絡中基于位置信息的D2D分簇多播方法，其操作步驟是:終端將其所在地理位置、傳輸距離及其剩余能量信息都上傳給基站；基站根據獲得的D2D區域中的所有終端信息，使用基于地理位置的分簇方法對其進行分簇后，給全部終端下發分簇信息；所有終端收到分簇信息后，采用多播傳輸模式實現兩跳傳輸，保證區域中的所有終端都能可靠接收到源終端數據。該專利申請存在的不足是，該方法由于終端設備受尺寸、硬件以及復雜度的限制，只能部署單天線，在進行多播發送時，無法利用多輸入多輸出M頂O系統獲取分集增益和復用增益。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述已有技術的不足，提出一種基于D2D組間通信的多用戶協同傳輸方法，以實現提高系統容量、頻譜利用率和傳輸效率的目標。虛擬多輸入多輸出MIMO技術可以形成虛擬多輸入多輸出MMO系統，解決D2D用戶端受尺寸、硬件以及復雜度等限制的條件下無法配置多天線的難題，D2D技術可以實現提高系統容量的目標，空時編碼技術可以實現提高頻譜利用率的目標，網絡編碼技術可以實現調傳輸效率的目標。本專利技術實現的基本思路是:首先，由在D2D通信范圍內的通信用戶組成D2D通信組，利用D2D技術完成組內通信；然后利用虛擬多輸入多輸出MMO技術通過空時編碼的方式，將組內各用戶信息協同發送給基站；最后，基站將接收信號利用網絡編碼技術，廣播給兩個通信組。為實現上述目的，實現本專利技術的具體步驟如下:(I)組內通信:Ia)將一個D2D通信范圍內的多個通信用戶組成一組通信組1，將另一個D2D通信范圍內的需要與通信組I內各用戶進行信息交互的其他通信用戶，組成一組通信組2 ；Ib)通信組I與通信組2分別對各自組內的每個用戶采用D2D的方式與組內其他用戶交互信息，每個用戶獲得各自組內其他用戶的信息。(2)用戶編碼:對通信組I和通信組2內各用戶的信息序列進行信道編碼，分別得到每個用戶的息編碼序列。(3)用戶向基站發送消息:對各用戶的信息編碼序列分別進行二進制相移鍵控BPSK調制，得到各用戶的調制序列；通信組I與通信組2分別在各自的組內兩兩用戶間協作共享天線，采用空時編碼的方式分別將各用戶的調制序列發送給基站。(4)基站譯碼:基站對接收到的來自各用戶的信號進行估計與檢測并對檢測出的信號進行信道譯碼，得到各用戶信息估計序列。(5)基站編碼:5a)基站對各用戶信息估計序列進行網絡編碼，得到網絡編碼后的信息序列；5b)基站對網絡編碼后的信息序列進行信道編碼，得到信息編碼序列。(6)基站向用戶發送消息:基站對信息編碼序列進行二進制相移鍵控BPSK調制得到調制序列，采用空時編碼的方式將調制序列分別廣播給兩個通信組。(7)用戶譯碼:7a)用戶對接收的網絡編碼信息進行信道譯碼，得到網絡編碼信息估計序列；7b)用戶對網絡編碼信息估計序列與步驟(I)中獲得的組內其他用戶信息，按照信息比特進行異或運算，得到另一個通信組中的各用戶信息，完成了組間通信。本專利技術與現有技術相比具有以下優點:第一、由于本專利技術采用虛擬多輸入多輸出MMO技術，克服了現有技術在終端設備受尺寸、硬件以及復雜度限制的前提下，無法獲取多輸入多輸出MIMO系統所帶來的復用增益和分集增益的缺點，使得本專利技術具有了提高系統容量和頻譜利用率的優點。第二、由于本專利技術采用D2D技術，終端用戶的數據傳輸不需要經過基站，克服了現有技術在用戶間通信需要基站輔助的前提下，占用無線資源、增加基站負擔的缺點，使得本專利技術可以節約寶貴的無線資源的同時減輕基站的負擔，減小系統的干擾。附圖說明圖1為本專利技術的流程圖；圖2為本專利技術應用場景的示意圖。具體實施例方式結合附圖1對本專利技術的步驟作進一步詳細描述。步驟I，組內通信。將一個D2D通信范圍內的多個通信用戶組成一組通信組I，將另一個D2D通信范圍內的需要與通信組I內各用戶進行信息交互的其他通信用戶，組成一組通信組2。通信組I與通信組2分別對各自組內的每個用戶采用D2D的方式與組內其他用戶交互信息，每個用戶獲得各自組內其他用戶的信息。本專利技術的實施例中，選取兩個通信組進行通信，每個通信組內各有兩個通信用戶。用戶A和用戶B在一個D2D通過范圍內，組成通信組I，需要與通信組I中的用戶A和用戶B進行信息交互的用戶C和用戶D，在另一個D2D通信范圍內，組成通信組2。用戶A和用戶C分別將各自的信息序列采用D2D的方式發送給用戶B和用戶D，用戶B和用戶D也分別將各自的信息序列采用D2D的方式發送給用戶A和用戶C。本專利技術實施例的應用場景參照附圖2，圖2中有一個基站節點R，兩個D2D通信組，分別為通信組I和通信組2。通信組I中有兩個通信用戶，分別為用戶A和用戶B，通信組2中有兩個通信用戶，分別為用戶C和用戶D。基站R部署雙天線，四個通信用戶均部署單天線，天線均采用半雙工方式。步驟2，用戶編碼。對通信組I和通信組2內各用戶的信息序列進行信道編碼，分別得到每個用戶的息編碼序列。彳目道編碼可以米用卷積碼編碼、Turbo本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于D2D組間通信的多用戶協同傳輸方法，包括步驟如下：(1)組內通信：1a)將一個D2D通信范圍內的多個通信用戶組成一組通信組1，將另一個D2D通信范圍內的需要與通信組1內各用戶進行信息交互的其他通信用戶，組成一組通信組2；1b)通信組1與通信組2分別對各自組內的每個用戶采用D2D的方式與組內其他用戶交互信息，每個用戶獲得各自組內其他用戶的信息；(2)用戶編碼：對通信組1和通信組2內各用戶的信息序列進行信道編碼，分別得到每個用戶的信息編碼序列；(3)用戶向基站發送消息：對各用戶的信息編碼序列分別進行二進制相移鍵控BPSK調制，得到各用戶的調制序列；通信組1與通信組2分別在各自的組內兩兩用戶間協作共享天線，采用空時編碼的方式分別將各用戶的調制序列發送給基站；(4)基站譯碼：基站對接收到的來自各用戶的信號進行估計與檢測并對檢測出的信號進行信道譯碼，得到各用戶信息估計序列；(5)基站編碼：5a)基站對各用戶信息估計序列進行網絡編碼，得到網絡編碼后的信息序列；5b)基站對網絡編碼后的信息序列進行信道編碼，得到信息編碼序列；(6)基站向用戶發送消息：基站對信息編碼序列進行二進制相移鍵控BPSK調制得到調制序列，采用空時編碼的方式將調制序列分別廣播給兩個通信組；(7)用戶譯碼：7a)用戶對接收的網絡編碼信息進行信道譯碼，得到網絡編碼信息估計序列；7b)用戶對網絡編碼信息估計序列與步驟(1)中獲得的組內其他用戶信息，按照信息比特進行異或運算，得到另一個通信組中的各用戶信息，完成了組間通信。...

【技術特征摘要】
1.種基于D2D組間通信的多用戶協同傳輸方法，包括步驟如下: (1)組內通信: la)將一個D2D通信范圍內的多個通信用戶組成一組通信組1，將另一個D2D通信范圍內的需要與通信組I內各用戶進行信息交互的其他通信用戶，組成一組通信組2 ； Ib)通信組I與通信組2分別對各自組內的每個用戶采用D2D的方式與組內其他用戶交互信息，每個用戶獲得各自組內其他用戶的信息； (2)用戶編碼: 對通信組I和通信組2內各用戶的信息序列進行信道編碼，分別得到每個用戶的信息編碼序列； (3)用戶向基站發送消息: 對各用戶的信息編碼序列分別進行二進制相移鍵控BPSK調制，得到各用戶的調制序列；通信組I與通信組2分別在各自的組內兩兩用戶間協作共享天線，采用空時編碼的方式分別將各用戶的調制序列發送給基站； (4)基站譯碼: 基站對接收到的來自各用戶的信號進行估計與檢測并對檢測出的信號進行信道譯碼，得到各用戶信息估計序列； (5)基站編碼: 5a)基站對各用戶信息估計序列進行網絡編碼，得到網絡編碼后的信息序列； 5b)基站對網絡編碼后的信息序列進行信道編碼，得到信息編碼序列； (6)基站向用戶發送消息: 基站對信息編碼序列進行二進制相移鍵控BPSK調制得到調制序列，采用空時編碼的方式將調制序列分別廣播給兩個通信組； (7)用戶譯碼: 7a)用戶對接收的網絡編碼信息進行信道譯碼，得到網絡編碼信息估計序列； 7b)用戶對網絡編碼信息估計序列與步驟(I)中獲得的組內其他用戶信息，按照信息比特進行異或運算，得到...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張茜，孫岳，皮愛霞，李穎，
申請(專利權)人：西安電子科技大學，
類型：發明
國別省市：