[發明專利]同小區中蜂窩用戶與D2D用戶間頻譜資源分配的方法

有效

• 申請號: 201310616922.0
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103619024A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 田輝;張平;陳楠楠;王智博
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14;H04W72/04
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發明涉及無線移動通信領域，提供一種同小區中蜂窩用戶與D2D用戶間頻譜資源分配的方法。

背景技術

近年來，隨著移動設備和應用的增加，涌現了大量的多媒體業務。但是在目前，蜂窩網絡中的頻譜資源利用率并不高，就是說在分配的頻譜資源中，很大比例的資源處于空閑狀態，這樣就造成了很大程度的頻譜資源浪費。Device-to-Device（D2D）通信針對這一問題，使同小區用戶間直接建立通信，其信息傳輸過程可以通過復用蜂窩頻譜資源實現。在蜂窩網絡下的D2D網絡的協助使用不僅減少了傳輸時延，提高了鏈路質量，同時還提高了頻譜資源利用率。

D2D和蜂窩用戶主要工作在兩種模式：正交資源復用和非正交資源復用。當D2D用戶工作在非正交資源復用模式下時，頻譜利用率高，但是蜂窩和D2D鏈路間存在干擾，在用戶密度很大的情況下尤其嚴重。而在正交資源復用模式下時，頻譜資源利用率相對較低，但是D2D網絡和蜂窩網絡間沒有干擾，并且用戶傳輸功率可以適當降低，更利于實現綠色通信。但是這樣的通信模式下，為充分利用每一份頻譜資源，就存在一個D2D與蜂窩用戶之間如何將有限的資源合理地分配給兩者的問題。

由于D2D通信是基于蜂窩網絡之上進行的，所以目前對于此問題的做法僅僅是在原有蜂窩網絡基礎上將蜂窩用戶沒有使用的剩余頻譜資源直接分配給D2D用戶，并不對兩者進行頻譜資源的分配。這樣的做法可能會使蜂窩用戶占有絕大多數的頻譜資源，甚至超出其自身的傳輸需求；而D2D用戶由于分配不到足夠的頻譜資源，尤其是在用戶密度很大的時候，難以實現高效率的D2D通信，頻譜資源利用率還存在很大的提升空間。

發明內容

（一）解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供一種同小區中蜂窩用戶與D2D用戶間頻譜資源分配的方法，可以實現在頻譜資源有限的條件下，保證蜂窩用戶傳輸需求的同時使D2D用戶分配到的頻譜資源總量最大化。

（二）技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種同小區中蜂窩用戶與D2D用戶間頻譜資源分配的方法，其特征在于，該方法包括：

在同一小區中，根據每個蜂窩用戶的最小傳輸速率要求設定該用戶通信時的傳輸速率須滿足的約束條件；

將在所述約束條件下，將一定頻譜資源分配給蜂窩用戶和D2D用戶，使D2D用戶分配到的頻譜資源總量最大化的問題在數學上表述；

將在數學上表述的該問題轉化為與該問題等價的拉格朗日對偶問題；

解該拉格朗日對偶問題，得到該問題在數學上的最優解；

根據所述最優解給蜂窩用戶和D2D用戶分配頻譜資源。

優選地，所述將在所述約束條件下，將一定頻譜資源分配給蜂窩用戶和D2D用戶，使D2D用戶分配到的頻譜資源總量最大化的問題在數學上表述包括：

用x_k,n∈{0,1}中的x_k,n=1和x_k,n=0分別表示用戶k是否占用資源塊n，用S表示用戶集，所述k∈S代表用戶集中的某個用戶，用C表示所述頻譜資源的資源塊集，所述n∈C代表資源塊集中的某個資源塊；用矩陣X_opt＝[x_k,n]表示對于所有用戶資源塊的分配情況。

優選地，所述將在所述約束條件下，將一定頻譜資源分配給蜂窩用戶和D2D用戶，使D2D用戶分配到的頻譜資源總量最大化的問題在數學上表述進一步包括：用S₀表示蜂窩用戶集，所述所述使D2D用戶分配到得頻譜資源總量最大化由