一种蜂窝网络中D2D通信的资源分配方法及系统.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CN108391317A(43)申请公布日2018.08.10(21)申请号201810286351.1(22)申请日2018.04.03(71)申请人吉林大学地址130012吉林省长春市朝阳区南湖大路5372号(72)发明人钱志鸿范康康王雪初明杨冰涛刘洋(74)专利代理机构北京志霖恒远知识产权代理事务所(普通合伙)11435代理人曹丽(51)Int.Cl.H04W72/10(2009.01)H04W72/08(2009.01)H04W16/14(2009.01)H04W4/70(2018.01)权利要求书3页说明书8页附图4页(54)发明名称一种蜂窝网络中D2D通信的资源分配方法及系统(57)摘要本发明属于无线通信网络领域，公开了一种蜂窝网络中D2D通信的资源分配方法及系统,根据蜂窝用户和D2D用户的数量决定是否分簇，若需要分簇则应用基于距离的分簇方式；依次选择D2D用户作为主D2D用户与蜂窝用户执行基于干扰最小的资源分配方式；最后进行簇的更新，将不满足干扰条件的D2D用户从簇中除去，使用正交资源进行通信，并计算选择吞吐量最大的匹配方式。本发明在每次迭代中始终为D2D用户选择干扰最小的蜂窝用户，并选择吞吐量最大的匹配组合，不仅减小了系统干扰，而且提高了用户吞吐量和接入的数量；多对D2D用户复用一个蜂窝用户，大大提高了频谱利用率。CN108391317ACN108391317A权利要求书1/3页1.一种蜂窝网络中D2D通信的资源分配方法，其特征在于，所述蜂窝网络中D2D通信的资源分配方法为：首先根据蜂窝用户CU和D2D用户DU的数量决定是否应用基于距离的分簇方式分簇；然后依次选择D2D用户作为主D2D用户MCU与蜂窝用户执行基于干扰最小的资源分配方式；最后进行簇的更新，将不满足干扰条件的D2D用户从簇中除去，使用正交资源进行通信；并计算选择吞吐量最大的匹配方式。2.如权利要求1所述的蜂窝网络中D2D通信的资源分配方法，其特征在于，所述蜂窝网络中D2D通信的资源分配方法基于香农公式将总体吞吐量最大作为目标函数：表示为CU和DU的信干噪比，B为系统带宽，GCB表示CU到基站的信道增益，为DU的发射端到基站的干扰增益，oi表示簇内DU对的数量；为DU的信道增益表示CU到DU接收端的干扰增益，表示簇内DU之间的干扰增益，γ代表快衰落和μ代表慢衰落，λ和χ表示路径损失常数和路径损失指数，为DU发射端到接受端的距离，表示第j个CU的发射功率，表示第i个DU的发射功率,N0表示高斯白噪声；公式(4)表示一对DU最多只能复用一个CU的信道资源，ρij是复用指示矩阵，第i个MDU复用第j个CU，令ρij＝1；表示CU和DU的最大发射功率，始终取最大发射功率。3.如权利要求1所述的蜂窝网络中D2D通信的资源分配方法，其特征在于，所述根据D2D用户和蜂窝用户的数量决定是否应用基于距离的分簇方式分簇，具体包括：1)当M≥N时，不分簇；当M＜N，执行基于距离的分簇方式，将距离大的DU分配到一个簇内；2)DU的信干噪比表示为将oi换成N，得到信干噪比的一个取值范围2CN108391317A权利要求书2/3页为DU的最小信干噪比，根据计算DU之间可以容忍的最大距离d0i，DU之间的距离可以表示为以下矩阵3)DU之间的距离dij大于d0i，将DU分到同一个簇中，每一个簇内的DU复用同一个CU资源。4.如权利要求1所述的蜂窝网络中D2D通信的资源分配方法，其特征在于，所述依次选择D2D用户作为主D2D用户与蜂窝用户执行基于干扰最小的资源分配方式，包括：一)令簇中的DU依次作为MDU，其余D2D用户为次D2D用户(SDU)；二)将所有的MDU按优先级大小排序，为δ(Ds)＞δ(Dt)…δ(Do)＞δ(Dp)，按照优先级顺序为DU分配资源；三)为第s个MDU分配资源时，计算Ssj，j的取值为1到M，取出最小的干扰和minSsj；D若Isa+I′as最小，计算是否满足并且I′as≤I，如果成立，设置ρsa＝1，否则选择次小的Ssj，直到矩阵ρij的第s行有一个值为1，成功后此CU不再参与后续的运算；其中Iij表示MDU到CU的干扰，I′ji表示CU到MDU的干扰，Sij是MDU到CU和CU到MDU干扰之和，ρij是复用指示D矩阵，若第i个MDU复用第j个CU，令ρij＝1；和I分别表示CU和DU所能承受的最大干扰，GCB表示为CU到基站的链路信道增益；四)直到矩阵ρij的所有行都出现1为止，所有的MDU都找到所有的CU；五)将分配完的MDU复用的CU两两交换，判断交换后吞吐量是否增大，若是交换复用的CU。5.如权利要求1所述的蜂窝网络中D2D通信的资源分配方法，其特征在于，所述进行簇的更新，将