[發(fā)明專利]一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中D2D通信的資源分配算法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810869724.8
• 申請(qǐng)日: 2018-08-02
• 公開（公告）號(hào): CN108924799B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳玉成;劉思含;甘海華;翟莎莎;劉小翠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W4/70
• 分類號(hào): H04W4/70;H04B17/382;H04B17/391;H04W72/10;H04W72/04
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 張學(xué)平

本發(fā)明涉及一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中D2D通信的資源分配算法，解決的是提升能效差的技術(shù)問題，通過采用包括建立蜂窩網(wǎng)絡(luò)D2D通信模型，定義約束條件；采用基于改進(jìn)的功率控制算法進(jìn)行功率控制，并從可復(fù)用集合中剔除不符合條件的用戶；包括計(jì)算功率分配閉合表達(dá)式為滿足約束條件的最優(yōu)發(fā)射功率組合；其中，為D2D用戶m的最優(yōu)發(fā)射功率，為蜂窩用戶n的最優(yōu)發(fā)射功率；采用改進(jìn)的匹配算法獲得最佳信道配對(duì)，得出滿足約束條件的最優(yōu)信道分配方案的技術(shù)方案，較好的解決了該問題，可用于D2D通信中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及D2D通信領(lǐng)域，具體涉及一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中D2D通信的資源分配算法。

背景技術(shù)

作為5G的關(guān)鍵技術(shù)之一，終端到終端(Device-to-Device,D2D)通信是一種不經(jīng)過基站轉(zhuǎn)發(fā)而直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的短距離通信技術(shù)，在擴(kuò)展蜂窩通信、應(yīng)急通信、物聯(lián)網(wǎng)等方面具有廣泛應(yīng)用前景。但在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中引入D2D通信，復(fù)用蜂窩用戶信道會(huì)造成嚴(yán)重干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降，影響用戶端設(shè)備電池使用壽命。因此，如何在復(fù)用信道的同時(shí)減少干擾、降低能耗，成為現(xiàn)階段研究的關(guān)鍵問題之一。

現(xiàn)有的基于能效的資源分配方案中，以優(yōu)化整體性能為目標(biāo)的資源分配算法對(duì)D2D用戶性能提升有限，以優(yōu)化D2D系統(tǒng)性能為目標(biāo)的資源分配不能保障蜂窩用戶的性能要求，限制了整體網(wǎng)絡(luò)性能的提升。因此，本發(fā)明保證蜂窩用戶最低信干噪比要求下，提出一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中D2D通信的資源分配算法解決了提升能效差的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中存在的提升能效差的技術(shù)問題。提供一種新的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中D2D通信的資源分配算法，該蜂窩網(wǎng)絡(luò)中D2D通信的資源分配算法具有能夠保證蜂窩用戶速率，而且能夠提升系統(tǒng)整體和D2D用戶能效的特點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案如下：

一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中D2D通信的資源分配算法，包括：

步驟一，建立蜂窩網(wǎng)絡(luò)D2D通信模型，定義蜂窩用戶n的發(fā)射功率為D2D用戶m的發(fā)射功率為D2D用戶m復(fù)用蜂窩用戶n信道資源，定義約束條件，約束條件包括：一個(gè)蜂窩用戶的信道資源只被一個(gè)D2D用戶復(fù)用，一個(gè)D2D用戶只復(fù)用一個(gè)蜂窩用戶信道資源，蜂窩用戶發(fā)射功率和D2D用戶發(fā)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(jìn)的功率控制算法進(jìn)行功率控制，并從可復(fù)用集合中剔除不符合條件的用戶；包括計(jì)算功率分配閉合表達(dá)式為滿足約束條件的最優(yōu)發(fā)射功率組合；其中，為D2D用戶m的最優(yōu)發(fā)射功率，為蜂窩用戶n的最優(yōu)發(fā)射功率；

步驟三，采用改進(jìn)的匹配算法獲得最佳信道配對(duì)，得出滿足約束條件的最優(yōu)信道分配方案。

本發(fā)明定義資源分配算法的最終優(yōu)化目標(biāo)為D2D用戶總功率損耗最低，表示為

為了在滿足D2D用戶與蜂窩用戶QoS需求的同時(shí)，最大化D2D用戶對(duì)的能量效率，可將目標(biāo)函數(shù)描述作為資源分配算法的最終目標(biāo)：

其中，用戶發(fā)射功率信道分配方式χ_m,n為優(yōu)化變量，D2D用戶對(duì)的能量效率為優(yōu)化目標(biāo)。

其中，約束條件具化為：χ_m,n∈{0,1}，χ_m,n∈{0,1}，依次為：一個(gè)蜂窩用戶的信道資源只能被一個(gè)D2D用戶復(fù)用，一個(gè)D2D用戶只能復(fù)用一個(gè)蜂窩用戶信道資源，蜂窩用戶和D2D用戶發(fā)射功率必須滿足最大功率限制要求，蜂窩用戶信干噪比不得小于最低信干噪比要求，D2D用戶信干噪比必須滿足最低信干噪比要求。