[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201410055518.5
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN103889061B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱琦;景雯雯
• 申請（專利權(quán)）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(wù)所32241
• 代理人: 唐小紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種D2D用戶資源分配方法，尤其涉及一種基于多載波通信的D2D用戶資源分配方法。

背景技術(shù)

Device-to-Device(D2D)通信是一種在系統(tǒng)的控制下，允許近距離終端之間通過復(fù)用小區(qū)資源直接進行通信的新技術(shù)。由于允許近距離用戶之間的通信，能夠降低終端的發(fā)射功率；用戶之間不經(jīng)過基站轉(zhuǎn)發(fā)直接進行數(shù)據(jù)交換，有利于減輕基站的負擔；與蜂窩用戶復(fù)用資源，能夠提高系統(tǒng)的頻譜利用率，在一定程度上解決無線通信系統(tǒng)頻譜資源匱乏的問題。D2D通信的應(yīng)用實例諸如多媒體下載，視頻流，線上游戲以及對等網(wǎng)絡(luò)的文件共享等。

然而在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中引入D2D技術(shù)將面臨兩個主要的挑戰(zhàn)。首先，D2D用戶對使用同一資源的蜂窩用戶造成的干擾將嚴重影響蜂窩用戶的性能。其次，D2D通信所要求的最小服務(wù)質(zhì)量也要得到保證。因此，當前已有的研究成果針對于提升網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，或者確保D2D通信的可靠性，主要集中在用戶接入控制、信道分配和功率控制的研究。接入控制過程將信道質(zhì)量較差的用戶限制在系統(tǒng)外，達到最小信噪比要求的用戶允許接入，以確保D2D用戶的通信質(zhì)量。信道分配和功率控制的相互聯(lián)合為接入系統(tǒng)的用戶確定信道和發(fā)射功率。現(xiàn)有的D2D用戶的資源分配方法要么基于單個蜂窩用戶或者單個D2D用戶進行研究，在確保蜂窩用戶通信質(zhì)量的前提下最大化系統(tǒng)的吞吐量；要么基于單載波通信，保證蜂窩用戶最低信噪比要求的同時，以最大化D2D用戶的容量或系統(tǒng)容量為目標，為每個D2D用戶分配單個子載波進行通信。而對D2D用戶的多載波通信研究還比較欠缺。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種基于多載波通信的D2D用戶資源分配方法，考慮用戶可以占用多個載波進行通信，在子載波分配過程中同時考慮蜂窩用戶的最小信噪比要求和D2D用戶的容量最大化兩個因素，引入拉格朗日乘子并利用次梯度法對每個載波上的發(fā)射功率進行分配。結(jié)合載波分配和功率控制，有效抑制引入D2D

技術(shù)帶來的干擾，提高系統(tǒng)資源的利用率。

技術(shù)方案：本發(fā)明基于多載波通信的D2D用戶資源分配方法，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(tǒng)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(shè)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(xù)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(shè)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(zhuǎn)向步驟1，否則執(zhí)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(zhí)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(zhí)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(zhuǎn)向步驟1，直到分配完所有的子載波。