[發明專利]一種基于改進和聲搜索算法的5G通信系統資源分配方法

有效

• 申請號: 201810823100.2
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN109039494B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 李旭杰;周靈婕;陳星;孫穎;顧燕;呂勇;李建霓;居美艷
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H04B17/336
• 分類號: H04B17/336;H04B17/382;H04W24/02;H04W28/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孟紅梅

本發明公開了一種基于改進和聲搜索算法的5G通信系統資源分配方法，該方法包括：初始化系統參數，將用戶復用信道資源的方案用一組和聲來表示；初始化初始解空間，根據和聲記憶庫取值概率判別是否從初始解空間內產生新的和聲變量；以系統吞吐量、蜂窩用戶的平均發射功率以及終端能效中的至少一個為優化目標，計算每個和聲對應的目標函數；根據目標函數將新解與和聲記憶庫中的解排序，選擇最優的解作為新的解；當繼續迭代未能得到顯著優化的目標函數值時，則停止迭代，對碼空間進行逆向解碼得到最優資源分配方案。本發明能有效提高系統吞吐量、降低蜂窩用戶的發射功率、提升終端能效，其性能優越，且易于實現。

技術領域

本發明涉及5G通信領域，具體涉及一種基于改進和聲搜索算法的5G通信系統的資源分配方法。

背景技術

隨著5G技術的進一步發展，用戶的對于語音和數據服務的需求也趨于多樣化，對移動通信網絡的數據率、延遲性以及大容量都提出了很多的要求，需要研究出新技術的來提高系統吞吐量，提高頻率利用率。藍牙、WIFI等通信模式，要通過復雜的人工配對的方式，且工作在非授權頻譜下，信息傳輸安全性不足。在傳統的蜂窩通信模式中，通信的過程需要基站的轉發，蜂窩用戶由上行鏈路和下行鏈路組成的通信特性又使得蜂窩用戶占用著大量的頻譜資源。為高效利用頻譜資源，5G通信規范中提出了端到端(D2D)通信技術。在D2D通信中，基站只需要負責控制協調，減輕了基站的負擔。并且D2D移動終端(DUE)可以與蜂窩網移動終端(CUE)共享鏈路資源，有效地為蜂窩網絡提高資源利用率，提高系統容量。D2D用戶使用基站分配的授權頻段頻譜資源存在三種模式。第一種是基站正交分割授權頻譜資源，D2D用戶與蜂窩用戶彼此使用正交的頻譜資源，終端間不存在相互干擾。第二種則為D2D用戶和蜂窩用戶共享相同頻譜資源的模式。第三種模式是基站為D2D用戶分配一部分信道資源，多個D2D用戶可共享專用的信道資源。因此，D2D通信已成為未來移動通信的關鍵技術。

但隨之也會帶來一定的干擾問題，CUE與DUE、DUE與DUE以及BS與DUE之間會產生相互干擾。多種干擾的存在使得資源分配更加復雜。目前，存在不少方法來減輕額外的干擾。相較于蜂窩通信，D2D還存在通信距離短的問題。

因此，對于5G通信系統中的D2D來說，需要一種基于改進和聲搜索算法的資源分配方法以提高其系統性能，從而應用于5G通信系統的設計和優化。

發明內容

發明目的：本發明的目的是針對5G通信系統的資源分配問題，提供一種基于改進和聲搜索算法的5G通信系統的資源分配方法，對資源分配進行優化，以提高系統吞吐量、降低蜂窩用戶的發射功率、提升終端能效。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于改進和聲搜索算法的5G通信系統資源分配方法，系統中的終端包括蜂窩網絡終端(CUE)和D2D移動終端(DUE)，一對DUE包括D2D發射移動終端(DTUE)和D2D接收移動終端(DRUE)，其中有M對DUE和N個CUE共享上行鏈路資源，M和N為大于0的整數；所述方法包括以下步驟：

(1)初始化系統參數，所述參數包括信干噪比閾值、D2D發射終端的功率、移動終端數量以及各終端間的距離；

(2)將用戶復用信道資源的方案用一組和聲來表示，X＝[x₁,x₂,…,x_i,…,x_M]，和聲記憶庫中每組和聲的音調x_i∈[1,N]，每一組和聲包含M個音調；

(3)隨機產生符合信干噪比和最大發射功率約束條件的初始解空間HM，根據和聲記憶庫取值概率HMCR判別是否從初始解空間內產生新的和聲變量，若滿足HMCR條件則按照音調微調概率PAR微調；若不滿足HMCR條件則從和聲記憶庫以外的解空間內產生新的和聲變量；