[发明专利]一种基于改进和声搜索算法的5G通信系统资源分配方法

说明书

本发明公开了一种基于改进和声搜索算法的5G通信系统资源分配方法，该方法包括：初始化系统参数，将用户复用信道资源的方案用一组和声来表示；初始化初始解空间，根据和声记忆库取值概率判别是否从初始解空间内产生新的和声变量；以系统吞吐量、蜂窝用户的平均发射功率以及终端能效中的至少一个为优化目标，计算每个和声对应的目标函数；根据目标函数将新解与和声记忆库中的解排序，选择最优的解作为新的解；当继续迭代未能得到显著优化的目标函数值时，则停止迭代，对码空间进行逆向解码得到最优资源分配方案。本发明能有效提高系统吞吐量、降低蜂窝用户的发射功率、提升终端能效，其性能优越，且易于实现。

技术领域

本发明涉及5G通信领域，具体涉及一种基于改进和声搜索算法的5G通信系统的资源分配方法。

背景技术

随着5G技术的进一步发展，用户的对于语音和数据服务的需求也趋于多样化，对移动通信网络的数据率、延迟性以及大容量都提出了很多的要求，需要研究出新技术的来提高系统吞吐量，提高频率利用率。蓝牙、WIFI等通信模式，要通过复杂的人工配对的方式，且工作在非授权频谱下，信息传输安全性不足。在传统的蜂窝通信模式中，通信的过程需要基站的转发，蜂窝用户由上行链路和下行链路组成的通信特性又使得蜂窝用户占用着大量的频谱资源。为高效利用频谱资源，5G通信规范中提出了端到端(D2D)通信技术。在D2D通信中，基站只需要负责控制协调，减轻了基站的负担。并且D2D移动终端(DUE)可以与蜂窝网移动终端(CUE)共享链路资源，有效地为蜂窝网络提高资源利用率，提高系统容量。D2D用户使用基站分配的授权频段频谱资源存在三种模式。第一种是基站正交分割授权频谱资源，D2D用户与蜂窝用户彼此使用正交的频谱资源，终端间不存在相互干扰。第二种则为D2D用户和蜂窝用户共享相同频谱资源的模式。第三种模式是基站为D2D用户分配一部分信道资源，多个D2D用户可共享专用的信道资源。因此，D2D通信已成为未来移动通信的关键技术。

但随之也会带来一定的干扰问题，CUE与DUE、DUE与DUE以及BS与DUE之间会产生相互干扰。多种干扰的存在使得资源分配更加复杂。目前，存在不少方法来减轻额外的干扰。相较于蜂窝通信，D2D还存在通信距离短的问题。

因此，对于5G通信系统中的D2D来说，需要一种基于改进和声搜索算法的资源分配方法以提高其系统性能，从而应用于5G通信系统的设计和优化。

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对5G通信系统的资源分配问题，提供一种基于改进和声搜索算法的5G通信系统的资源分配方法，对资源分配进行优化，以提高系统吞吐量、降低蜂窝用户的发射功率、提升终端能效。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于改进和声搜索算法的5G通信系统资源分配方法，系统中的终端包括蜂窝网络终端(CUE)和D2D移动终端(DUE)，一对DUE包括D2D发射移动终端(DTUE)和D2D接收移动终端(DRUE)，其中有M对DUE和N个CUE共享上行链路资源，M和N为大于0的整数；所述方法包括以下步骤：

(1)初始化系统参数，所述参数包括信干噪比阈值、D2D发射终端的功率、移动终端数量以及各终端间的距离；

(2)将用户复用信道资源的方案用一组和声来表示，X＝[x₁,x₂,…,x_i,…,x_M]，和声记忆库中每组和声的音调x_i∈[1,N]，每一组和声包含M个音调；

(3)随机产生符合信干噪比和最大发射功率约束条件的初始解空间HM，根据和声记忆库取值概率HMCR判别是否从初始解空间内产生新的和声变量，若满足HMCR条件则按照音调微调概率PAR微调；若不满足HMCR条件则从和声记忆库以外的解空间内产生新的和声变量；