[發明專利]一種蜂窩網絡中D2D通信的資源分配算法

有效

• 申請號: 201810869724.8
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN108924799B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 吳玉成;劉思含;甘海華;翟莎莎;劉小翠
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H04W4/70
• 分類號: H04W4/70;H04B17/382;H04B17/391;H04W72/10;H04W72/04
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 張學平

1.一種蜂窩網絡中D2D通信的資源分配方法，其特征在于：所述資源分配方 法包括：

步驟一，建立蜂窩網絡D2D通信模型，定義蜂窩用戶n的發射功率為D2D用戶m的發射功率為D2D用戶m復用蜂窩用戶n信道資源，定義約束條件，約束條件包括：一個蜂窩用戶的信道資源只被一個D2D用戶復用，一個D2D用戶只復用一個蜂窩用戶信道資源，蜂窩用戶發射功率和D2D用戶發射功率必須滿足最大功率限制要求，蜂窩用戶信干噪比和D2D用戶信干噪比不得小于最低信干噪比要求；

步驟二，采用基于改進的功率控制算法進行功率控制，并從可復用集合中剔除不符合條件的用戶；包括計算功率分配閉合表達式為滿足約束條件的最優發射功率組合；其中，為D2D用戶m的最優發射功率，為蜂窩用戶n的最優發射功率；

步驟三，采用改進的匹配算法獲得最佳信道配對，得出滿足約束條件的最優信道分配方案；

所述步驟二包括：步驟1，根據約束條件中蜂窩用戶信干噪比和D2D用戶信干噪比不得小于最低信干噪比要求，計算出蜂窩用戶功率最低門限值和D2D功率最低門限值；

步驟2，計算蜂窩用戶最佳發射功率其中為蜂窩用戶發射功率最小約束值，為蜂窩用戶最大發射功率；

步驟3，利用Lambert W函數計算D2D用戶發射功率，如果蜂窩用戶發射功率最小約束值時，或蜂窩用戶發射功率最小約束值時，或D2D用戶發射功率最小約束值時，或剔除對應的D2D用戶；其中，為D2D用戶的最大發射功率，為D2D用戶發射功率最小約束值；

所述改進的匹配算法為基于Gale-Shapley婚姻匹配的信道分配算法，利用基于Gale-Shapley婚姻匹配的信道分配算法為已經分配功率的D2D用戶合理分配信道資源；

步驟3包括：步驟A1，定義使用LambertW函數求出ψ在取最優值；其中，w為Lambert W函數，

步驟A2，根據步驟1中的的最大值約束條件和的最小值約束條件計算出最優發射功率組合并計算出剔除條件；

其中，最大值約束條件為D2D用戶m的最小值約束條件為蜂窩用戶n的最小值約束條件為其中

步驟A1包括：令且t＞1，則計算出

對求導，令求出的導數大于0，即有

令ψ_n＝t-tlnt+2TP₀-1，并對ψ_n求導得到導數

由于t＞1，導數成立，且ψ_n在t∈(1,+∞)上單調遞減；

當t→+∞時ψ_n＜0，當t＝1時ψ_n＝2TP₀大于零；計算出ψ在處取得最大值；

步驟A2包括：(1)如果最優發射功率組合為：

(2)如果最優發射功率組合為：

(3)如果禁止對應D2D用戶接入；

步驟三包括：步驟A，定義信道分配問題模型表示為：

步驟B，聲明每個蜂窩用戶和D2D用戶的可用性，標記不能與D2D用戶復用資源的蜂窩用戶；

步驟C，計算用戶端的偏好序列，包括根據為每個D2D用戶對計算偏好值，依據偏好值確定期望匹配的蜂窩用戶優先級列表；根據為計算蜂窩用戶計算偏好值，并確定期望匹配的D2D用戶對優先級列表，優先級越高，表示與之匹配的蜂窩用戶獲得傳輸速率越高；標記不滿足約束條件的D2D用戶對并禁止將其納入信道資源復用集合；

步驟C，應用Gale-Shapley算法找到最佳復用方式，

步驟D，使用基于Gale-Shapley的信道分配算法，獲得最佳信道配對，完成信道分配。

2.根據權利要求1所述的蜂窩網絡中D2D通信的資源分配方法，其特征在于：改進的匹配算法包括：

計算每個D2D用戶對偏好值，依據偏好值確定期望匹配的蜂窩用戶優先級列表，與列表中優先級越高的蜂窩用戶復用信道，D2D用戶對獲得的能量效率越高；

計算蜂窩用戶偏好值，確定期望匹配的D2D用戶對優先級列表，優先級越高，表示與之匹配的蜂窩用戶獲得傳輸速率越高；

標記不滿足條件的D2D用戶對并禁止將其納入信道資源復用集合，利用Gale-Shapley算法進行信道分配，找到最佳復用方式得到最優信道分配方案。