[發明專利]一種基于多載波通信的D2D用戶資源分配方法

有效

• 申請號: 201410055518.5
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN103889061B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 朱琦;景雯雯
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04
• 代理公司: 江蘇愛信律師事務所32241
• 代理人: 唐小紅

1.一種基于多載波通信的D2D用戶資源分配方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1）計算每個D2D用戶在所有子載波上的信噪比：系統由蜂窩和D2D兩種用戶組成，D2D用戶K_D對，共享N個子載波，假設D2D用戶的功率平均分配，計算出每個載波n上D2D用戶k的信噪比SINR_k,_n；

2）為每個D2D用戶分配一個子載波：對某個D2D用戶k，搜索所有可用子載波上該用戶的信噪比，找出使得該用戶信噪比最大的子載波將其分配給該用戶，此時子載波被占用，將從可用子載波集合中剔除，繼續為下一個用戶分配載波，直到所有用戶都被分配一個載波；

3）分配余下的子載波，具體步驟如下：

步驟1：對余下子載波中某一載波n，搜索所有D2D用戶在該載波上的信噪比，找出在該載波上信噪比最大的用戶k^*；

步驟2：假設用戶k^*占用載波n，與k^*用戶共享載波n的蜂窩用戶為i，計算在該載波上蜂窩用戶i的信噪比判斷該值是否大于蜂窩用戶的信噪比閾值，如果大于那么載波n分配給用戶k^*，轉向步驟1，否則執行步驟3；

步驟3：搜索出在該載波上余下D2D用戶中信噪比最大的用戶k^*，執行步驟2，如果搜索完所有用戶，都不能滿足計算出的蜂窩用戶的信噪比大于閾值，執行步驟4；

步驟4：計算每個D2D用戶占用載波n時，共享該載波的蜂窩用戶i的信噪比，搜索出用戶k^*，使得與k^*用戶共享時蜂窩用戶i在該載波上的信噪比值最大，將載波n分配給用戶k^*，轉向步驟1，直到分配完所有的子載波；

4）構建以最大化D2D用戶的系統容量為目標的優化函數：優化函數的目標函數maxΣk=1K_DΣn∈Φklog2(1+qk,n|hk,ndd|2/(N0+pi,n|hk,nbd|2)),]]>約束條件為Σk=1K_DΣn∈Φkqk,n≤qtot]]>和其中Φ_k為用戶k分配到的子載波集合，表示在子載波n上第k對D2D用戶之間信道增益，表示在子載波n上基站到第k對D2D用戶接收方之間的信道增益，表示在子載波n上基站到蜂窩用戶i之間的信道增益，表示在子載波n上第k對D2D用戶發送方到蜂窩用戶i之間的信道增益，q_k,n是子載波n上D2D用戶k的發射功率，p_i,n是子載波n上蜂窩用戶i的發射功率，q_tot是D2D用戶總的發射功率，γ_th是蜂窩用戶的信噪比閾值，N₀是高斯白噪聲；

5）構建4）中優化函數的拉格朗日乘子式：L(qk,n,λ,μn)=maxΣk=1K_DΣΦklog2(1+qk,n|hk,ndd|2N0+pi,n|hk,nbd|2)-λ(Σk=1K_DΣn∈Φkqk,n-qtot)-μn(qk,n-pi,n|hi,nbc|2γth|hk,i,ndc|2-N0|hk,i,ndc|2),]]>其中λ和μ_n為拉格朗日乘子，對該拉格朗日乘子式進行求導，得出跟拉格朗日乘子有關的標準注水形式的功率閉合式；

6）對每個子載波上的用戶進行功率迭代，具體步驟如下：

步驟1：設定拉格朗日乘子λ和μ_n的初始值λ₀和令λ^l＝λ₀，

步驟2：利用次梯度法迭代更新拉格朗日乘子和μnl+1=[μnl-snl(pi,n|hi,nbc|2/γth/|hk,i,ndc|2-N0/|hk,i,ndc|2-qk,n)]+,]]>其中s^l，為迭代步長，根據5）中得出的閉合式計算當前功率的值q_k,n；

步驟3：判斷是否滿足條件|λ^l+1-λ^l|＜ε和其中ε是一個取值很小的正數。如果滿足條件，那么q_k,n即為分配的功率值，若不滿足則轉向步驟2，直到滿足判斷條件為止，此時的功率值即為所要分配的功率。