將式(19)、（20)、（21)代入到式(18)中可得：
[0126] 根據(jù)式（14)、（15)所示，為了降低中繼節(jié)點(diǎn)切換率，提高中繼節(jié)點(diǎn)持續(xù)時(shí)間，則需 要增加。
[0127] 在步驟S中提到的RSS選擇機(jī)制按如下所述：
[012引1)因 DTx、DRx的速度信息無(wú)法準(zhǔn)確獲知，則無(wú)法得到得tTk、tRk的準(zhǔn)確值，便用t化、 t化的期望值TTk、TRk來(lái)代替。
[0131] 2)設(shè)中繼協(xié)作區(qū)間中可用中繼集合為Q，綜合中繼節(jié)點(diǎn)間的切換W及D2D通信傳 輸質(zhì)量。對(duì)于集合Q中的節(jié)點(diǎn)m，定義rm=min(tTk、tRk)。
[0132] 3)選出集合Q中Tm最大的節(jié)點(diǎn)作為備選中繼集合?。
[013引 4)求出dTk、dRk的期望值丫 Tk、丫 Rko
[0136] 5)對(duì)于備選中繼集合4中的節(jié)點(diǎn)n，定義4n=max(丫 Tk, 丫 Rk)。
[0137] 6)選出集O中相最大的節(jié)點(diǎn)作為最終的中繼選擇。
[0138] 因?yàn)樵贠verlay工作模式下，蜂窩通信和D2D通信之間沒(méi)有干擾，此時(shí)就無(wú)需考慮 蜂窩通信與D2D通信之間的干擾問(wèn)題，從而無(wú)需考慮蜂窩通信的上下行情況。用本發(fā)明選擇 出的中繼就大大減小了中繼節(jié)點(diǎn)切換率，提高了中繼持續(xù)時(shí)間，提高了通信性能。
[0139] W上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施例，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修 改、等同替換、改進(jìn)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.Overlay工作模式下D2D通信中基于用戶運(yùn)動(dòng)的中繼選擇方法，其特征在于包括如下 步驟： 步驟一：建立MM0蜂窩網(wǎng)絡(luò)下基于中繼的D2D通信網(wǎng)絡(luò)，各蜂窩用戶配備單一全向天 線，D2D發(fā)射端DTx和接收端DRx的信號(hào)覆蓋重疊范圍為中繼協(xié)作區(qū)域； 步驟二:統(tǒng)計(jì)在中繼協(xié)作區(qū)域內(nèi)可選為中繼的蜂窩用戶CRx的個(gè)數(shù)，以及它們的位置和 移動(dòng)方向； 步驟三:根據(jù)步驟二中提供的數(shù)據(jù)，以最大化中繼持續(xù)時(shí)間和最小化中繼切換率為目 標(biāo)選出最佳中繼。2. 如權(quán)利要求1所述的中繼選擇方法，其特征在于每個(gè)用戶只有一根天線，用戶的信號(hào) 覆蓋半徑為r，D2D發(fā)射端DTx和接收端DRx之間的距離為d，r<d<2r，由于r<d<2r，DTx和 DRx需要蜂窩用戶CRx輔助實(shí)現(xiàn)通信，初始時(shí)刻一個(gè)D2D用戶對(duì)的中繼協(xié)作區(qū)域Do中有K個(gè) CRx可選為中繼，所有中繼節(jié)點(diǎn)CRx和D2D用戶是可以移動(dòng)的，分別以DTx、DRx為坐標(biāo)原點(diǎn)建 立直角坐標(biāo)系。3. 如權(quán)利要求2所述的中繼選擇方法，其特征在于假設(shè)第k個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)CRXk，其中 K，在t時(shí)刻相對(duì)DTx的坐標(biāo)為(xTk(t)，yTk(t))，速度為(VTk(t)，0 Tk(t));第k(l < k < K)個(gè)中繼 節(jié)點(diǎn)CRxk在t時(shí)刻相對(duì)CRx的坐標(biāo)為(XRk(t)，yRk(t))，速度為(VRk(t)，0Rk(t)); (XTk(t)，yTk(t))由CRx與DTx的絕對(duì)位置坐標(biāo)差值得到，vTk(t)為CRxk相對(duì)于DTx移動(dòng)速 度大小的隨機(jī)變量，0Tk( t)為CRa相對(duì)于DTx移動(dòng)方向的隨機(jī)變量，（vTk( t)，0Tk( t))由CRa和 DTx的絕對(duì)速度的矢量差得到，設(shè)vTk( t)，0Tk⑴在t時(shí)刻的概率密度函數(shù)分別為fτ(ti)、fτθ(θ (t)); (XRk(t)，yRk(t))由CRx與DRx的絕對(duì)位置坐標(biāo)差值得到，vRk(t)為CRxk相對(duì)于DRx移動(dòng)速 度大小的隨機(jī)變量，9Rk( t)為CRa相對(duì)于DRx移動(dòng)方向的隨機(jī)變量，（VRk( t)，0Rk( t))由CRa和 DRx的絕對(duì)速度的矢量差得到，設(shè)vRk(t)，0Rk⑴在t時(shí)刻的概率密度函數(shù)分別為f RV(v (t))、 fRe(0(t)) 〇4. 如權(quán)利要求3所述的中繼選擇方法，其特征在于GTk⑴、GkR( t)分別為在t時(shí)刻的DRx到 CRxk、CRxk到DRx的鏈路增益，其中的GTk( t)、GkR( t)定義為 GTk(t) =ksTk(t) (do/dTk(t) )α (1) GkR(t) =kskR(t) (do/dkR(t) )α (2)〇5. 如權(quán)利要求4所述的中繼選擇方法，其特征在于，k和do為歸一化常數(shù)，dTk(t)和dkR(t) 為DRx至ijCRxk、CRxk至ijDRx傳輸距離，α是路損指數(shù)，sTk( t)和skR( t)是陰影衰落因子，表示初始 時(shí)刻，第k (1 < k < K)個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)CRxk運(yùn)動(dòng)到DTx信號(hào)覆蓋外的時(shí)刻為tTk，此時(shí)dTk(tTk) >r， 運(yùn)動(dòng)到DRx信號(hào)覆蓋外的時(shí)刻為tRk，此時(shí)dkR(tRk)>r，假設(shè)中繼節(jié)點(diǎn)在激活模式和空閑模式 之間相互轉(zhuǎn)換，設(shè)D2D通信服務(wù)持續(xù)時(shí)間t。、中繼節(jié)點(diǎn)空閑時(shí)間U均是服從指數(shù)分布的隨機(jī) 變量，均值為_(kāi)一和Y，概率密度函數(shù)分別為f T ( tcc)、f T ( t i )，則： μ X6. 如權(quán)利要求3所述的中繼選擇方法，其特征在于CRxk相對(duì)于DTx的初始坐標(biāo)為(XTk〇， yTk〇)，則： XTk(t) =XTkO+VTktCOS0Tk (5) yTk(t) =yTk〇+VTktsin0xk (6) 首先計(jì)算tTk、tRk， dTk(tTk) =r (7)根據(jù)式(7)、（8)，可以得到：rRk7. 如權(quán)利要求6所述的中繼選擇方法，其特征在于中間節(jié)點(diǎn)間發(fā)生切換由下列兩種情 況決定： (1) 中繼節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到中繼協(xié)作區(qū)域外，設(shè)此事發(fā)生的概率為：(11) 這里tm=min(tTk,tRk); (2) 中繼節(jié)點(diǎn)激活-空閑模式的轉(zhuǎn)換，設(shè)此事件發(fā)生的概率為：因此，中繼節(jié)點(diǎn)切換率為：如果中繼間切換沒(méi)有發(fā)生，則中繼持續(xù)時(shí)間等于ta，相反，則等于USti，因此中繼節(jié)點(diǎn) 持續(xù)時(shí)間為：顯然tdPti均小于U，因此if增大，巧減小， 假設(shè)所有移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)模型均為隨機(jī)游走模型，ve [Vmin，Vmax]，ΘΕ [〇,2π]， 所以VTk和VRk的概率密度函數(shù)可以表示為： (15) r max r mm0T1^P0Rk的概率密度函數(shù)可以表示為：(16) 因此，可以計(jì)算出平均中繼切換率和平均中繼持續(xù)時(shí)間。8. 如權(quán)利要求7所述的中繼選擇方法，其特征在于所述平均中繼間切換率可以表示為： 平均中繼持續(xù)時(shí)間為：在式(18)中，玖〇(1>、，和母〇(3)的表達(dá)式如下所示：將式19、20、21代入到式18中可得：根據(jù)式14、15所示，為了降低中繼節(jié)點(diǎn)切換率，提高中繼節(jié)點(diǎn)持續(xù)時(shí)間，則需要增加 U。9.如權(quán)利要求8所述的中繼選擇方法，其特征在于在步驟三中提到的RSS選擇機(jī)制按如 下方式確定： 1) 因 DTx、DRx的速度信息無(wú)法準(zhǔn)確獲知，貝lj無(wú)法得tTk、tRk的準(zhǔn)確值，便用tTk、tRk的期望 值T：Tk、TRk來(lái)代替，2) 設(shè)中繼協(xié)作區(qū)間中可用中繼集合為Ω，綜合中繼節(jié)點(diǎn)間的切換以及D2D通信傳輸質(zhì) 量，對(duì)于集合Ω中的節(jié)點(diǎn)m，定義rm=min(T Tk、TRk); 3) 選出集合Ω中rm最大的節(jié)點(diǎn)作為備選中繼Φ ; 4) 求出dTk、dRk的期望值γ Tk、γ Rk，5) 對(duì)于備選中繼集合Φ中的節(jié)點(diǎn)n，定義itn=max( γτι<，yRk); 6) 選出集合Φ中也最大的節(jié)點(diǎn)作為最終的中繼選擇。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了Overlay工作模式下D2D通信中基于用戶運(yùn)動(dòng)的中繼選擇方法，該方法的用戶處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)場(chǎng)景是目前蜂窩小區(qū)中D2D通信在實(shí)際工程應(yīng)用面臨的比較突出而又迫切需要解決的中繼選擇問(wèn)題。本發(fā)明提供一種Overlay工作模式下D2D通信中基于用戶運(yùn)動(dòng)的中繼選擇方法，首先建立MIMO蜂窩網(wǎng)絡(luò)下基于中繼的D2D通信網(wǎng)絡(luò)，D2D發(fā)射端和接收端的信號(hào)覆蓋重疊范圍為中繼協(xié)作區(qū)域；然后統(tǒng)計(jì)在中繼協(xié)作區(qū)域內(nèi)可選為中繼的蜂窩用戶的個(gè)數(shù)，以及它們的位置和移動(dòng)方向；最后根據(jù)前面提供的數(shù)據(jù)，以最大化中繼持續(xù)時(shí)間和最小化中繼切換率為目標(biāo)選出最佳中繼。本發(fā)明通過(guò)合理的中繼選擇方式，使得中繼節(jié)點(diǎn)切換率大大降低，中繼節(jié)點(diǎn)持續(xù)時(shí)間提高，提高了系統(tǒng)性能。
【IPC分類】H04W52/18, H04W40/22, H04W28/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105636115
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610183911
【發(fā)明人】周瑾, 戴建新, 徐曼, 蔣俐, 謝琳翠
【申請(qǐng)人】南京郵電大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年3月28日