[發明專利]一種蜂窩網絡中支持全雙工D2D通信的資源分配方法

有效

• 申請號: 201610098760.X
• 申請日: 2016-02-23
• 公開（公告）號: CN105722236B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 李云;楊雄;吳廣富;梁云錦
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W72/08
• 分類號: H04W72/08;H04W76/14
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

本發明請求保護一種蜂窩網絡中基于全雙工D2D通信的資源分配方法。蜂窩網絡中引入全雙工(Full Duplex，FD)D2D(Device?to?Device)通信可以降低基站的負擔，減小終端能耗，擴大小區覆蓋范圍。但是，D2D用戶與蜂窩用戶共享資源給系統帶來了一定的同頻干擾，通過合理資源分配可以降低相互之間的干擾。文中提出一種最大權重匹配的資源分配算法。該算法能保證蜂窩用戶的服務質量需求的前提下，也保證D2D鏈路通信的最低要求，將系統中蜂窩用戶與D2D用戶的資源分配關系等效為圖論中的頂點配對關系，利用圖論中的最大權重匹配算法給D2D用戶對和蜂窩用戶之間合理分配無線資源，有效的減小蜂窩用戶與D2D用戶之間的干擾，獲得比較好的公平性，同時最大化了系統的吞吐量。

技術領域

本發明屬于移動通信技術領域，尤其涉及蜂窩網絡中支持全雙工短距離直通通信技術的資源分配。

背景技術

隨著第四代移動通信技術的迅速發展，越來越多的通信終端接入需求使得頻譜資源日益緊缺。為了解決日益匱乏的無線頻譜資源，同時對無線頻譜資源更為合理的利用迫切需要一種全新資源利用的方式，可以更靈活、更高效的利用珍貴的無線頻譜資源的全雙工D2D(Device-to-Device)通信技術應運而生。D2D通信使混合網絡的資源分配不同于傳統蜂窩網絡，此時，D2D用戶分享蜂窩小區的資源。而半雙工模式下D2D雖能提高頻譜效率，并未完全充分利用頻譜資源。因此在蜂窩網絡中引入全雙工(Full Duplex，FD)D2D通信可以提高更多的頻譜利用率，降低基站的負擔，減小終端能耗，擴大小區覆蓋范圍。但是，D2D用戶與蜂窩用戶共享資源給系統帶來了一定的同頻干擾，蜂窩用戶的服務質量下降，導致系統吞吐量下降因此需要合理資源分配來降低相互之間的干擾。鑒于此，很多關于D2D通信技術的資源分配研究和算法被提出。

全雙工D2D資源分配的算法主要有：(1)Sanghoon Kim和Stark W等人提出一種在全雙工模式下D2D通信協議。(參考文獻：Sanghoon Kim,Stark W.Full duplex device-to-device communication in cellular networks[C].IEEE Computing,Networking andCommunications(ICNC),2014International Conference on Honolulu,HI.2014:721-725.)通過該協議分配頻譜資源，與半雙工通信相比，提高了帶寬效率和系統吞吐量，但是此資源分配方式屬于專用模式，并未充分利用頻譜資源。(2)Yang Han和Zhang Rong qing等人提出一種圖論中圖著色的全雙工D2D通信的資源分配方案。(參考文獻：Han Yang,Rongqing Zhang,Xiang Cheng,Liuqing Yang,Resource sharing for device-to-devicecommunications underlaying full-duplex cellular networks[C].IEEECommunication Systems(ICCS),2014:16-20.)該算法以系統的吞吐量最大化為目標，以圖論中圖著色理論來分配資源，雖然系統的吞吐量獲得提高，但是該文獻未考慮自干擾所帶來的影響。(3)Ali,S等人提出了一種基于全雙工模式下復用上行資源，以干擾受限區域分配頻譜資源。(參考文獻：Ali,S.Rajatheva,N.Latva-aho,M.Full duplex device-to-device communication in cellular networks[C].IEEE Networks and Communications(EuCNC),2014European Conference on Bologna.2014:1-5.)該方案與半雙工相比有效的提高系統吞吐量，提高了頻譜利用率，但是該系統只考慮場景局限于一對D2D用戶與一個蜂窩用戶存在的情況，并未考慮多對D2D用戶與多個蜂窩用戶共享資源的情況，與實際環境相差甚遠。

發明內容