[发明专利]基于能量效率的D2D资源分配方法

说明书

本发明公开了一种基于能量效率的D2D资源分配方法，是一种结合遗传算法和匈牙利算法提高D2D能量效率的方法，包括：（1）利用遗传算法提高单个D2D用户的能量效率；（2）利用匈牙利算法进行资源分配提高D2D整体系统的能量效率。本发明在满足蜂窝用户最小传输速率要求的前提下，提高D2D系统的整体能量效率。

技术领域

本发明涉及一种基于能量效率的D2D资源分配方法，属于移动通信中终端直通技术领域。

背景技术

随着移动通信技术的发展，无线频谱资源的稀缺越来越明显。为了有效的缓解该问题，设备到设备通信技术被提出，即D2D通信技术。在单个蜂窝小区系统，D2D用户可以直接复用的蜂窝用户资源块进行通信而无需经过基站。但是在D2D用户复用无线频谱资源的同时也会给被复用资源的蜂窝用户带来干扰。并且随着移动终端的大量使用，进行绿色通信也是D2D通信职责之一。

因此需要通过有效的功率控制和资源分配方案，提高整个D2D通信系统的能量效率。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于能量效率的D2D资源分配方法，利用遗传算法来提高每个D2D用户的能量效率和匈牙利算法来进行信道分配提高D2D系统的整体能量效率。

本发明的目的在于提高D2D通信系统的能量效率。主要包括两个部分：基于遗传算法的D2D用户和蜂窝用户的功率控制和基于匈牙利算法的资源块分配。通过遗传算法和匈牙利算法的使用，将原有的混合整数非线性规划问题划分为两个子问题分别求解，从而提高了D2D系统的能量效率。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种基于能量效率的D2D资源分配方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，基于遗传算法计算每个D2D用户在复用不同的蜂窝用户的资源块时的能量效率，具体为：

1.1，初始化参数，其中，参数包括：D2D用户数量M、蜂窝用户数量N、D2D用户的最大发射功率、蜂窝用户的最大发射功率、蜂窝用户的最小发射速率、D2D之间的最大距离、小区半径、种群内个体的个数、交叉概率、变异概率、总繁殖次数，M和N均为正整数，且MN；

1.2，初始化种群：种群内的个体采用二进制编码，每个个体为P_i,j的不同取值，P_i,j为第i个D2D用户在复用第j个蜂窝用户时的发射功率，其中，i＝1,2,…,M，j＝1,2,…,N；

1.3，以D2D的最大能量效率为适应度函数，并且计算种群内的每个个体的适应度函数值；

1.4，将每个个体的适应度函数值与当前的种群内的所有个体适应度函数值总和的比值降序排序，选择出前I个比值对应的个体遗传到下一代；

1.5，对选择之后的种群中的个体进行随机配对，然后进行单点交叉；

1.6，对于已经进行单点交叉后的种群进行变异；

1.7，反复繁殖，直到种群代数达到总繁殖次数时停止繁殖，然后找出当前种群中适应度函数值最高的个体，将该个体解码得到最优的P_i,j；

1.8，根据步骤1.7中得到的最优的P_i,j，得到第k个蜂窝用户的发射功率P_k.j，且k＝j；然后将P_k.j和蜂窝用户的最大发射功率进行比较，若P_k.j大于蜂窝用户的最大发射功率，则将复用该蜂窝用户的资源块的D2D用户的能量效率标记为负无穷，否则复用该蜂窝用户的资源块的D2D用户的能量效率保持不变；

1.9，重复步骤2至8，分别求出每个D2D用户在复用不同的蜂窝用户的资源块时的能量效率；