一种蜂窝网络中D2D通信的资源分配算法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108924799A(43)申请公布日2018.11.30(21)申请号201810869724.8H04W72/04(2009.01)(22)申请日2018.08.02(71)申请人重庆大学地址400044重庆市沙坪坝区沙坪坝正街174号(72)发明人吴玉成刘思含甘海华翟莎莎刘小翠(74)专利代理机构北京天奇智新知识产权代理有限公司11340代理人张学平(51)Int.Cl.H04W4/70(2018.01)H04B17/382(2015.01)H04B17/391(2015.01)H04W72/10(2009.01)权利要求书4页说明书11页附图4页(54)发明名称一种蜂窝网络中D2D通信的资源分配算法(57)摘要本发明涉及一种蜂窝网络中D2D通信的资源分配算法，解决的是提升能效差的技术问题，通过采用包括建立蜂窝网络D2D通信模型，定义约束条件；采用基于改进的功率控制算法进行功率控制，并从可复用集合中剔除不符合条件的用户；包括计算功率分配闭合表达式为满足约束条件的最优发射功率组合；其中，为D2D用户m的最优发射功率，为蜂窝用户n的最优发射功率；采用改进的匹配算法获得最佳信道配对，得出满足约束条件的最优信道分配方案的技术方案，较好的解决了该问题，可用于D2D通信中。CN108924799ACN108924799A权利要求书1/4页1.一种蜂窝网络中D2D通信的资源分配算法，其特征在于：所述资源分配算法包括：步骤一，建立蜂窝网络D2D通信模型，定义蜂窝用户n的发射功率为D2D用户m的发射功率为D2D用户m复用蜂窝用户n信道资源，定义约束条件，约束条件包括：一个蜂窝用户的信道资源只被一个D2D用户复用，一个D2D用户只复用一个蜂窝用户信道资源，蜂窝用户发射功率和D2D用户发射功率必须满足最大功率限制要求，蜂窝用户信干噪比和D2D用户信干噪比不得小于最低信干噪比要求；步骤二，采用基于改进的功率控制算法进行功率控制，并从可复用集合中剔除不符合条件的用户；包括计算功率分配闭合表达式为满足约束条件的最优发射功率组合；其中，为D2D用户m的最优发射功率，为蜂窝用户n的最优发射功率；步骤三，采用改进的匹配算法获得最佳信道配对，得出满足约束条件的最优信道分配方案。2.根据权利要求1所述的蜂窝网络中D2D通信的资源分配算法，其特征在于：所述步骤二包括：步骤1，根据约束条件中蜂窝用户信干噪比和D2D用户信干噪比不得小于最低信干噪比要求，计算出蜂窝用户功率最低门限值和D2D功率最低门限值；步骤2，计算蜂窝用户最佳发射功率其中为蜂窝用户发射功率最小约束值，为蜂窝用户最大发射功率；步骤3，利用LambertW函数计算D2D用户发射功率，如果蜂窝用户发射功率最小约束值时，或蜂窝用户发射功率最小约束值时，或D2D用户发射功率最小约束值时，或剔除对应的D2D用户；其中，为D2D用户的最大发射功率，为D2D用户发射功率最小约束值。3.根据权利要求2所述的蜂窝网络中D2D通信的资源分配算法，其特征在于：步骤3包括：步骤A1，定义使用LambertW函数求出ψ在取最优值；其中，w为LambertW函数，步骤A2，根据步骤1中的的最大值约束条件和的最小值约束条件计算出最优发射功率组合并计算出剔除条件；其中，最大值约束条件为D2D用户m的最小值约束条件为2CN108924799A权利要求书2/4页蜂窝用户n的最小值约束条件为其中4.根据权利要求3所述的蜂窝网络中D2D通信的资源分配算法，其特征在于：步骤A2包括：(1)如果最优发射功率组合为：(2)如果最优发射功率组合为：(3)如果禁止对应D2D用户接入。5.根据权利要求3所述的蜂窝网络中D2D通信的资源分配算法，其特征在于：步骤A1包括：令且t＞1，则计算出对求导，令求出的导数大于0，即有3CN108924799A权利要求书3/4页令ψn＝t-tlnt+2TP0-1，并对ψn求导得到导数由于t＞1，导数成立，且ψn在t∈(1,+∞)上单调递减；当t→+∞时ψn＜0，当t＝1时ψn＝2TP0大于零；计算出ψ在处取得最大值。6.根据权利要求5所述的蜂窝网络中D2D通信的资源分配算法，其特征在于：所述改进的匹配算法为基于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为已经分配功率的D2D用户合理分配信道资源，包括：计算每个D2D用户对偏好值，依据偏好值确定期望匹配的蜂窝用户优先级列表，与列表中优先级越高的蜂窝用户复用信道，D2D用户对获得的能量效率越高；计算蜂窝用户偏好值，确定期望匹配的D2D用户对优先级列表，优先级越高，表示与之匹配的蜂窝用户获得传输速率越高；标记不满足条件的D2D用户对并