一种基于终端直通中继通信的资源分配方法.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(10)申请公布号CNCN103796317103796317A(43)申请公布日2014.05.14(21)申请号201310654633.X(22)申请日2013.12.06(71)申请人南京邮电大学地址210003江苏省南京市鼓楼区新模范马路66号(72)发明人孙君陶宇邵世祥(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人奚幼坚(51)Int.Cl.H04W72/04(2009.01)权权利要求书4页利要求书4页说明书10页说明书10页附图5页附图5页(54)发明名称一种基于终端直通中继通信的资源分配方法(57)摘要一种基于终端直通中继通信的资源分配方法，在单个小区中LTE-Advanced蜂窝网络与D2D系统构成混合网络，蜂窝网络的双工方式为时分双工，D2D以复用的模式利用小区内蜂窝通信的上行资源，包括与基站的交互、资源记录表的更新、资源的申请与分配、中继节点的选取过程；首先根据轮询准则，保证通信质量为前提，将系统资源分配给活跃蜂窝用户，然后根据最大化资源利用率准则，利用遗传算法来为小区中的D2D用户选择最合适的资源进行复用，目标是最小化资源分配失败的概率，在保证蜂窝用户正常通信的基础上，使更多的D2D用户可以进行通信。CN103796317ACN103796ACN103796317A权利要求书1/4页1.一种基于终端直通中继通信的资源分配方法，其特征在于：在单个小区中LTE-Advanced蜂窝网络与D2D系统构成混合网络，蜂窝网络的双工方式为时分双工，D2D以复用的模式利用小区内蜂窝通信的上行资源，包括与基站的交互、资源记录表的更新、资源的申请与分配、中继节点的选取过程；首先根据轮询准则，保证通信质量为前提，将系统资源分配给活跃蜂窝用户，然后根据最大化资源利用率准则，利用遗传算法来为小区中的D2D用户选择最合适的资源进行复用，目标是最小化资源分配失败的概率，在保证蜂窝用户正常通信的基础上，使更多的D2D用户可以进行通信；包括以下步骤：步骤1:假设所有的蜂窝用户以固定功率PCO进行通信，而所有的D2D用户的发送功率则固定为PSO，所有的用户终端UE，包括活跃的、空闲的蜂窝用户和D2D用户都一直与基站保持着连接并周期地与基站交换信息，即使是正在进行D2D通信的用户，仍然要受基站控制；步骤2:上行蜂窝信道集合记为，所有的无线资源分配和调度都由基站完成，基站维持着一个本小区资源分配实时状况的信道记录表，记作ChnTable，用于记录各信道的使用情况，只要资源分配信息发生了变化，基站就会对其进行更新，一个信道内最多同时共存一个蜂窝用户和一对基于移动中继的D2D用户；步骤3:N个蜂窝用户C_UEs使用N个不同的上行蜂窝信道与基站进行通信，彼此之间没有干扰，资源分配工作由基站完成，并在ChnTable中记录更新；步骤4:当有潜在的D2D通信可能时，D2D发送用户S_UE和接收用户D_UE分别将它们的位置信息报告给基站，这一过程利用内置的全球定位系统GPS或者北斗卫星导航系统BDS模块来完成，并根据干扰模型来进行蜂窝用户和D2D用户的信号干扰噪声比SINR计算，由基站来决定是否准许进行D2D尝试，如果不合适的话，该对D2D用户会被基站拒绝并进入等待队列；首先由基站检查ChnTable，去除已经饱和即一个蜂窝用户和一对D2D用户共存的信道，剩余信道集合记为，如果其不为空的话，分别对其中的各个信道进行进一步分析，看能否容纳下该对D2D用户使得该信道下所有用户都能满足通信要求，筛选出的合格信道即蜂窝用户SINR达到蜂窝用户的目标SINRγC-target，D2D用户SINR达到D2D用户的目标SINRγD-target，组成集合，并根据改进的遗传算法从中选出目标信道供该D2D对复用，遗传算法的进化目标选取的是最小化资源分配失败的概率；如果没有找到可行信道，则该队D2D用户将被拒绝并进入等待队列；步骤5:进行移动中继的选择，以D2D用户对收发端连线为直径构成的圆形区域中总有若干空闲用户可供选取作为移动中继，从中为每对D2D用户选取m个空闲用户作为候选中继集合，一个空闲用户只会出现在一对D2D用户的候选中继集合中，同一时刻一个空闲用户只能为一对D2D用户服务，一对D2D用户只能选择一个空闲用户作为移动中继；依据D2D中继系统SINR最优原则，并根据干扰模型来进行蜂窝用户和D2D用户的SINR计算，从候选移动中继集合中选取出移动中继，使得该D2D中继通信可以获得最大的SINR；若某个空闲用户电量不足或不适合用于移动中继，则从候选中继集合中去除该空闲用户；步骤6:利用步骤4选出的信道和步骤5选出的移动中继，开始进行D2D测试通信，如果实际测试表明该信道内蜂