一种QoS感知的蜂窝网络D2D通信频谱资源分配算法.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CN107484244A(43)申请公布日2017.12.15(21)申请号201710647012.7(22)申请日2017.08.01(71)申请人东南大学地址210096江苏省南京市四牌楼2号(72)发明人郑军刘诚征(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人孟红梅(51)Int.Cl.H04W72/04(2009.01)H04W72/08(2009.01)H04W72/10(2009.01)H04W4/02(2009.01)权利要求书2页说明书7页附图5页(54)发明名称一种QoS感知的蜂窝网络D2D通信频谱资源分配算法(57)摘要本发明公开了一种QoS感知的蜂窝网络D2D通信频谱资源分配算法，包括如下步骤：(1)利用位置信息计算蜂窝用户和D2D用户对的信道增益，并根据信噪比计算公式和香农公式，计算数据传输速率；(2)为每一个D2D用户对建立蜂窝用户候选集合；(3)确定每一个D2D用户对的分配优先级；(4)按照优先级从高到低的顺序进行QoS感知的频谱资源分配；(5)若还存在剩余频谱资源块RB未被分配，则将每一个剩余RB分配给距其所属蜂窝用户最远且不影响蜂窝用户服务质量的D2D用户对。本发明在确保蜂窝用户的QoS不被严重影响下，能够有效提高蜂窝网络D2D通信用户对的QoS满意度，同时提高系统的吞吐量性能。CN107484244ACN107484244A权利要求书1/2页1.一种QoS感知的蜂窝网络D2D通信频谱资源分配算法，其特征在于，包括如下步骤：(1)利用蜂窝用户和D2D用户对的位置信息，分别计算得到蜂窝用户和D2D用户对的信道增益，并根据信噪比计算公式和香农公式，分别计算得到蜂窝用户共享一个频谱资源块RB前后的数据传输速率以及D2D用户对获得一个RB后的数据传输速率；(2)为每一个D2D用户对建立蜂窝用户候选集合，候选集合中的蜂窝用户满足与所属D2D用户对共享一个频谱资源块后其数据传输速率不低于最小速率需求；(3)确定每一个D2D用户对的分配优先级，所述优先级与D2D用户对的最小速率需求成反比例关系，与D2D用户对共享蜂窝用户的一个频谱资源块时的数据传输速率成正比例关系；(4)按照优先级从高到低的顺序从D2D用户对的蜂窝用户候选集合选择可共享的频谱资源块为其分配频谱资源，使得D2D用户对满足其最小速率需求，且在分配频谱资源块时满足条件：每一个资源块至多被一个D2D用户对共享，以及蜂窝用户满足其最小速率需求；(5)若还存在剩余频谱资源块RB未被分配，则将每一个剩余RB分配给距其所属蜂窝用户最远且不影响蜂窝用户服务质量的D2D用户对，分配过程中满足条件：每一个资源块至多被一个D2D用户对共享，以及蜂窝用户满足其最小速率需求。2.根据权利要求1所述的QoS感知的蜂窝网络D2D通信频谱资源分配算法，其特征在于，步骤(1)中：蜂窝用户Ci共享一个频谱资源块RB前的数据传输速率为：蜂窝用户Ci与D2D用户对Dj共享一个频谱资源块RB后的数据传输速率为：D2D用户对Dj获得一个RB后的数据传输速率为：其中，B表示的是一个RB所占有的资源带宽，PB表示基站的发射功率，PD表示每个D2D用户对发射端的发射功率，N0为噪声功率，DjT和DjR分别表示D2D用户对Dj的发射端和接收端，分别表示基站与蜂窝用户、基站与D2D用户对接收端、D2D用户对之间以及D2D用户对发射端和蜂窝用户之间的信道增益，i＝1,2,...,M和j＝1,2,...,N分别表示蜂窝用户和D2D用户对编号，M和N分别表示蜂窝用户和D2D用户对的数量。3.根据权利要求1所述的QoS感知的蜂窝网络D2D通信频谱资源分配算法，其特征在于，步骤(2)中，D2D用户对Dj建立其蜂窝用户候选集合Θj的步骤包括：(2.1)计算D2D用户对Dj和蜂窝用户Ci共享一个RB后，蜂窝用户Ci端的速率(2.2)如果则将Ci放入D2D用户对Dj的蜂窝用户候选集合Θj；否则，不将Ci放入D2D用户对Dj的蜂窝用户候选集合Θj；2CN107484244A权利要求书2/2页(2.3)重复步骤(2.1)、(2.2)直到所有的蜂窝用户都被考虑；其中，表示蜂窝用户Ci的最小速率需求，i＝1,2,...,M和j＝1,2,...,N分别表示蜂窝用户和D2D用户对编号，M和N分别表示蜂窝用户和D2D用户对的数量。4.根据权利要求1所述的QoS感知的蜂窝网络D2D通信频谱资源分配算法，其特征在于，步骤(3)中，D2D用户对Dj的分配优先级为：其中，表示D2D用户对Dj的最小速率需求，表示D2D用户对Dj获得一个RB后的数据传输速率。5.根据权利要求1所述的QoS感知的蜂窝网络D2D通信频谱资源分配算法，其特征在于