[發明專利]一種基于改進模糊聚類的D2D資源分配方法

有效

• 申請號: 201810179480.0
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108282888B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 錢志鴻;劉洋;王雪;翟雙;王鑫
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W52/24;H04W4/70;H04W4/08
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 韓曉娟

本發明公開了一種基于改進模糊聚類的D2D資源分配方法，涉及無線通信技術領域，首先使用基于改進的模糊聚類算法將D2D用戶劃分為若干個D2D用戶組，使多個D2D用戶復用同一CU用戶資源；然后將CU用戶的干擾容限平分至復用其資源的D2D用戶組中的每一個用戶，根據CU用戶的干擾容限計算每個D2D用戶的最大發射功率，實現功率控制；最后在保證D2D用戶組中每個用戶復用CU用戶資源后，信道容量增益是正值的前提下，用圖論中的KM算法為每一個D2D用戶組匹配最佳的復用資源來達到最大化系統吞吐量的目的，本發明能夠對用戶進行合理分組，并在保證蜂窩用戶和D2D用戶的QoS前提下提升了系統的吞吐量。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，特別是涉及一種基于改進模糊聚類的D2D資源分配方法。

背景技術

目前，D2D技術已經成為第五代移動通信(5-Generation，5G)的關鍵技術之一。D2D(Device to Device)，通過近鄰設備直接交換數據，可降低通信系統中心節點的數據壓力，提升頻譜利用率，擴大網絡容量，使終端設備具備多種接入選擇模式，為設備的零延遲通信、移動終端的海量接入及數據傳輸開辟了新的途徑。

D2D引入的目的是增大吞吐量、提高頻譜利用率。由于D2D需要復用蜂窩用戶頻譜資源，因而傳輸在相同頻帶的D2D用戶和蜂窩用戶會產生相互干擾，若干擾過大，會降低網絡性能，使用戶服務質量無法保證，因此有效的資源分配方式是發揮D2D通信優勢的關鍵。Feng D.Q等人在發表的文章“Device-to-device communications underlaying cellularnetworks”中提出一種確保蜂窩用戶和D2D用戶服務質量的資源分配算法，可分為D2D用戶的接入判斷、D2D用戶的功率控制和D2D用戶的信道分配三個步驟。Hyunkee M等人在發表的文章“Capacity enhancement using an interference limited area for D2D uplinkunderlaying cellular networks”中提出一種基于干擾限制區域的資源分配算法，為每對D2D用戶劃出一個干擾受限區域，在該區域內的蜂窩用戶資源不能被此D2D用戶使用。ZhangR.Q等人發表的文章“Interference Graph-Based Resource Allocation(InGRA)for D2DCommunications Underlaying Cellular Networks”針對系統中所有用戶間的干擾圖進行資源分配，但該方案中蜂窩用戶的通信質量沒有得到有效保障。Cai X.J等人在發表的文章“A graph-coloring based resource allocation algorithm for D2D communicationsin cellular networks”中提出一種基于圖論著色的資源分配算法，為每對D2D用戶的每種可著顏色定義了一個標簽，根據標簽值進行信道分配。但可能會導致信道質量較差的用戶無信道可用。上述大部分算法中，每個蜂窩用戶的信道最多供一對D2D用戶使用，對于實際應用場景來說，如D2D用戶數大于蜂窩用戶數的場合(如音樂會或體育館)，都存在一定的局限性。

發明內容

本發明實施例提供了一種基于改進模糊聚類的D2D資源分配方法，可以解決現有技術中存在的問題。

本發明提供了一種基于改進模糊聚類的D2D資源分配方法，該方法包括以下步驟：

使用基于改進的模糊聚類算法將D2D用戶劃分為若干個D2D用戶組，使多個D2D用戶復用同一CU用戶資源；

將CU用戶的干擾容限平分至復用其資源的D2D用戶組中的每一個用戶，根據CU用戶的干擾容限計算每個D2D用戶的最大發射功率，實現功率控制；

在保證D2D用戶組中每個用戶復用CU用戶資源后，信道容量增益是正值的前提下，用圖論中的KM算法為每一個D2D用戶組匹配最佳的復用資源來達到最大化系統吞吐量的目的。

優選地，對D2D用戶進行劃分的方法具體為：