用于蜂窝网络的带内全双工d2d通信链路干扰消除方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种双工D2D通信链路干扰消除方法，特别是一种用于蜂窝网络的带 内全双工D2D通信链路干扰消除方法。
【背景技术】
[0002] 随着新兴的数据业务如视频共享、在线游戏、邻近感知等的不断增加，提到蜂窝网 络的网络性能成为无线通信领域亟待解决的重要问题。Device-t〇-Device(D2D)通信被认 为是下一代蜂窝网系统中提升网络性能的一种有效的通信技术。D2D通信是一种在系统的 控制下，允许终端之间通过复用小区资源直接进行通信的新型技术，它能够增加蜂窝通信 系统频谱效率，降低终端发射功率，在一定程度上解决无线通信系统频谱资源匿乏的问题。
[0003] D2D通信优势在于:减轻蜂窝网络的负担、减少移动终端的电池功耗、增加比特速 率、提高网络基础设施故障的鲁棒性等，还能支持新型的小范围点对点数据服务。
[0004] D2D通信的主要问题之一是复用小区用户的资源所带来的干扰问题。
[0005] (1)D2D通信复用上行链路资源时，系统中受D2D通信干扰的是基站，基站可调节 D2D通信的发送功率W及复用的资源来控制干扰。
[0006] (2)D2D通信复用下行链路资源时，系统中受D2D通信干扰的是下行链路的用户。当 D2D链路建立后，基站控制D2D传输的发送功率来保证系统小区用户的通信。
[0007] 带内全双工技术特别适用于D2D通信等短距离通信，它可将频谱利用率提高1倍， 还可实现更加灵活的频谱使用，被公认为是5G移动通信系统充分挖掘无线频谱资源的一个 重要方向。但是当带内全双工D2D通信链路复用蜂窝网其他一个用户的下行链路时，虽然复 用资源的小区用户和带内全双工D2D用户在传播空间上分开，但由于基站较大的发射功率， 仍然会对带内全双工D2D用户造成干扰。
【发明内容】
[000引针对上述技术的缺点，本发明提供了一种用于蜂窝网络的带内全双工D2D通信链 路干扰消除方法，解决基站较大的发射功率，对带内全双工D2D用户造成干扰的问题。
[0009] 为实现上述目的，本发明的一种用于蜂窝网络的带内全双工D2D通信链路干扰消 除方法，包括基站，一个蜂窝用户，一对带内全双工D2D通信链路用户，分别用BS，USERl、 USER2、USER3表示，构成一个嵌入带内全双工D2D通信的蜂窝网络，带内全双工D2D通信链路 复用蜂窝网下行链路频谱资源，具备同时同频发送和接收信号的能力;采用点对点拓扑结 构的蜂窝网发射基站BS和蜂窝网用户US邸1、复用蜂窝网络下行链路频谱资源的带内全双 工D2D通信的用户USER2和US邸3;带内全双工D2D通信用户具备在发送信号的同时接收信号 的能力，通过在发送目标信号的同时转发侦听到的信号，并分配目标信号和接收信号最优 的发射功率，提高带内全双工D2D通信链路的通信质量；
[0010] 用于蜂窝网络的带内全双工D2D通信链路干扰消除方法，其方法步骤如下：
[0011] a)带内全双工D2D通信用户US邸巧日用户US邸3进行D2D通信，D2D通信复用基站BS 与USERl通信的下行链路的频谱资源，此时基站BS对D2D通信链路就会有干扰；
[0012] b)在带内全双工D2D通信链路用户US邸2接收天线接收到的信号经过自干扰消除 后，得到的信号将会和发送给D2D用户USER3的信号叠加后一同通过发射天线发送出去，得 到的复合信号可表示为：Xs =巧+仍3及2 :，
[OOU]其中CO 1，CO 2代表功率权重，
[0014] 卢是信号处理的相位延时，
[0015] y2为带内全双工D2D通信链路用户USER2接收天线接收到的信号经过自干扰消除 得到的接收信号，
[0016] S2是USER2发送给USER3的信号；
[0017] 上式中Ys=吳-x'2，其中X2*为用户USER2的自干扰信号的估计值； y 2 = y巧11: V+- h 化乂 ?' + h+ n 2，
[001引其中Pi是基站的发送功率，
[0019] Si是基站发送给蜂窝网接收端USERl的信号，
[0020] X3是USER3发送给USER2的信号，
[00別]hi2、h22、h32分别是是基站到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，用户USER2为m是高斯白噪声；
[0022] 具体地，带内全双工D2D通信用户US邸2接收天线接收的信号经过模拟积极自干扰 消除，再经过模数转换后进行数字自干扰消除，得到来自基站BS的干扰信号y2，根据公式X2 =O iej*V2+ ?2S2和权值功率分配，通过发射电路发送给US邸3;
[0023] C)在带内全双工D2D通信链路US邸3接收到的信号经过自干扰信号的消除后得到： .1'.，' =々-V:(似 节J如 +V「CA,'A + I" + '
[0024] 其中I22、l33分别是是USER2和USER3的自干扰消除误差，n3为高斯白噪声，Wl和CO 2为功率权重，hl2，h23和hl3为信道增益;最终使得基站干扰的到抵消，最终提高D2D通信链 路中的通信质量。
[0025] 其中带内全双工D 2 D通信用户功率权重CO 1和CO 2求解得到：
;根据公式义2=?心\2+?232， 通过发射电路发射；
[0026] 其中信道增益hi2，h23 USER2可随接获得，信道增益hi3通过USER3反馈。
[0027] 本发明具有W下有益效果:可使得带内全双工D2D用户US邸3获得最大化的信噪比 增益，保证了带内全双工D2D用户服务质量，提升网络性能。与现有技术相比，该方法利用带 内全双工同时收发的特性，使得带内全双工D2D用户复用蜂窝网络下行链路频谱资源时，基 站不需要控制自身的发送功率，就可W保证D2D通信质量不受蜂窝网基站发送信号的影响。 同时由于带内全双工D2D用户可W同时收发，理论上可W增加 D2D通信一倍的吞吐量。总之， 该方法在不影响蜂窝通信系统的整体性能的基础上，提高了带内全双工D2D通信链路中的 通信质量。
【附图说明】
[00%]图1是嵌入带内全双工D2D通信链路的蜂窝网结构示意图。
[0029] 图2是带内全双工D2D通信链路发射端的电路设计图。
【具体实施方式】
[0030] 本发明的干扰消除方法包括基站，一个蜂窝用户，一对带内全双工D2D通信链路用 户，分别用BS，USERl、USER2、USER3表示，构成一个嵌入带内全双工D2D通信的蜂窝网络，带 内全双工D2D通信链路复用蜂窝网下行链路频谱资源，具备同时同频发送和接收信号的能 力;采用点对点拓扑结构的蜂窝网发射基站BS和蜂窝网用户USER1、复用蜂窝网络下行链路 频谱资源的带内全双工D2D通信的用户US邸巧邮SER3;带内全双工D2D通信用户具备在发送 信号的同时接收信号的能力，通过在发送目标信号的同时转发侦听到的信号，并分配目标 信号和接收信号最优的发射功率，提高带内全双工D2D通信链路的通信质量。
[0031 ]干扰消除方法具体步骤如下：
[0032] a)带内全双工D2D通信用户US邸巧日用户US邸3进行D2D通信，D2D通信复用基站BS 与USERl通信的下行链路的频谱资源，此时基站BS对D2D通信链路就会有干扰；
[0033] b)在带内全双工D2D通信链路用户US邸2接收天线接收到的信号经过自干扰消除 后，得到的信号将会和发送给D2D用户USER3的信号叠加后一同通过发射天线发送出去，得 到的复合信号可表示为：X2 =巧+鸣a'2，
[0034] 其中01，O2代表功率权重，
[0035] e*是信号处理的相位延时，
[0036] y2为带内全双工D2D通信链路用户USER2接收天线接收到的信号经过自干扰消除 得到的接收信号，S2是USER2发送给USER3的信号；
[0037]上式中y;=歹2-X;，其中X2*为用户USER2的自干扰信号的估计值； 耗=+1?% + h 社X; + 凸么，
[003引其中Pi是基站的发送功率，
[0039] Si是基站发送给蜂窝网接收端USERl的信号，
[0040] X3是USER3发送给USER2的信号，
[004。 hi2、h22、h32分别是是基站到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，用户USER2为m是高斯白噪声；
[0042]具体地，带内全双工D2D通信用户US邸2接收天线接收的信号经过模拟积极自干扰 消除，再经过模数转换后进行数字自干扰消除，得到来自基站BS的干扰信号y2，根据公式X2 =O iej*V2+ ?2S2和权值功率分配，通过发射电路发送给US邸3;
[0043 ] C)在带内全双工D2D通信链路US邸3接收到的信号经过自干扰信号的消除后得到： 扔'二 A,,'(邮+ .似泌' + 尸//?/如十I33. +巧3 其中 122、133分别是是 USER2和 USER3 的 自干扰消除误差，n3为高斯白噪声；最终使得基站干扰的到抵消，最终提高D2D通信链路中 的通信质量。
[0044] 带内全双工D2D通信用户发射信号为：X2= COieWys+ CO 2S2，另一带内全双工D2D通 信用户经过自干扰消除后的接收信号为：.!?< =々^((^卢.'''\巧/?,,声,.+啤、1+*/^/?一,+巧，其中最 优功率权重O 1，O 2的求解如下：
[0047] X2= ?ieWy2+?2S