[發明專利]一種復用上下行信道的D2D通信資源分配方法

有效

• 申請號: 202010597266.4
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111787623B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 裴二榮;朱冰冰;楊光財;周禮能;張茹;王振民;荊玉琪
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種復用上下行信道的D2D通信資源分配的方法，屬于通信技術領域。本發明包括以下步驟：S1：建立以最大化蜂窩用戶以及D2D用戶為目標函數的系統模型；S2：將目標問題解耦成3個子問題：功率控制、上下行信道匹配、模式選擇；S3：利用幾何規劃的方法求解功率分配子問題；S4：利用匈牙利算法來求解上下行信道分配子問題；S5：確定移入免授權的D2D用戶數目以及在免授權頻段占據的時間比例。本發明能夠有效利用頻譜資源，將D2D通信引入到免授權頻譜中，有利于緩解授權頻譜資源不足和流量激增問題。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，涉及一種復用上下行信道的D2D通信資源分配方法。

背景技術

D2D通信技術作為面向5G的關鍵候選技術之一而受到廣泛關注，D2D通信是指用戶設備之間不需要通過基站而直接進行數據傳輸。然而隨著異構網絡的大量部署，授權頻譜變得十分擁塞，再將D2D通信部署在授權頻段，無疑會增加網絡壓力。隨著D2D業務及LTE-U技術的快速發展，將D2D通信部署到免授權頻段也是未來通信發展的必然趨勢。

目前部署在授權頻段的D2D通信大多采用復用的通信模式，D2D用戶可以來復用蜂窩用戶的頻譜資源。但當D2D用戶復用蜂窩資源時，D2D用戶會受到來自共享相同信道的蜂窩用戶以及其他D2D用戶對的干擾，同時蜂窩用戶也會受到D2D用戶的干擾。因此為了保證用戶之間的正常通信，用戶之間的干擾管理成為了一個重要研究的課題之一。而D2D用戶的功率控制以及信道匹配有助于來減輕用戶之間的干擾。當D2D通信部署在免授權信道時，會給免授權現存的WiFi用戶帶來干擾，可以采用LBT機制或者占空比的機制來實現兩種不同系統的和諧共存。

現有研究中D2D用戶大多部署在授權頻段復用蜂窩用戶的上行信道，沒有考慮D2D用戶復用蜂窩用戶的下行信道以及將D2D部署在免授權。為了解決授權頻譜不足以及干擾的問題，設計一種聯合功率控制、上下行信道分配以及頻段選擇的D2D通信的資源分配方法有助于提高信道的頻譜利用率，擴展通信系統的系統容量，為用戶提供較好的服務質量，以提升用戶體驗。

發明內容

鑒于此，本發明提供了一種復用上下行信道的D2D通信資源分配方法，在保障各自用戶的前提下最大化蜂窩以及D2D用戶的吞吐量，同時將對蜂窩用戶產生較大干擾的蜂窩用戶引入到免授權頻段與WiFi用戶和諧共存，以解決授權頻段資源不足以及干擾的問題。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種復用上下行信道的D2D通信資源分配方法，包括以下步驟：

S1：建立以最大化蜂窩用戶和D2D用戶吞吐量為目標函數的系統模型；

其中x＝{x^u,x^d,x^un}為信道分配和模式選擇矩陣，定義P＝{P_m,P_BS,P_k}為功率分配矩陣。分別表示的是D2D用戶k復用蜂窩用戶m的上行信道的信噪比、復用蜂窩用戶m的下行信道的信噪比以及在免授權上的信噪比；是蜂窩用戶分別在上行、下行的信噪比；ρ_k是D2D用戶對k在免授權占據的時間比例；R^T、R_min分別表達的是免授權上WiFi用戶以及D2D用戶的吞吐量閾值。

S2：將目標問題解耦成3個子問題：功率控制、上下行信道匹配、模式選擇；