[发明专利]计及蜂窝用户最低传输速率的设备间通信方法及装置

说明书

本发明公开了一种计及蜂窝用户最低传输速率的设备间通信资源共享方法及装置，以最大化所有D2D用户在所有频带上的信道容量和为优化目标，并且保证所有蜂窝用户到基站通信链路数据速率不低于一个预设值，获得蜂窝用户和D2D用户的发射功率最优解，最大化地提高了系统总体性能。

技术领域

本发明属于无线资源调度与同频干扰抑制设计领域，具体涉及一种计及蜂窝用户最低传输速率的设备间通信资源共享方法和装置。

背景技术

设备间通信(Device-to-Device，D2D)作为对现有移动通信网络的补充型通信技术之一吸引了广泛关注。该技术的基本原理在于允许两个距离较近且有交换本地数据需求的蜂窝用户(Cellualr User，CU)建立直接的通信链路，而不是由基站(BS)中继来相互通信。此技术最大优点在于它可以减小传输延迟、节省功率消耗、减少基站及核心网的网络负担、提高本地频带利用率等等。在D2D 通信中，每个D2D用户(D2D User，DU)对由DU发送端(DUTX)与DU接收端(DURX)组成，DU发送端通过D2D链路与DU接收端传输数据，D2D 链路使用了CU的物理资源，即DU与CU共享相同资源。

D2D可以复用CU上行/下行频段，因为CU上行频段的利用率低于下行频段，所以通常使用CU的上行频段进行D2D通信，在CU上行频段进行通信的干扰主要有，DU发送端对基站的干扰，CU对D2D接收端的干扰。因此，为了保证高效地利用D2D通信，通常需要采用具备有效干扰管理的适当资源共享方案。由于DU终端之间通常间距较短，所以DU发送端只需要很小的功率就可以获得较高的通信速率，因此即使DU终端与CU共享相同的频段资源，DU对 CU造成的同频干扰也可以被限制在一定范围内。但是CU对于DU接收端的干扰有时确实难以忽略的。因此在为DU指定上行频段供其复用时，需要设计一定的资源共享策略来抑制上述同频干扰。

因此急需设计资源共享策略，此资源共享策略由基站来统筹控制，以达到上行频段通信资源共享并将整个通信系统内的干扰抑制到最低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种计及蜂窝用户最低传输速率的设备间通信资源共享方法，在保证蜂窝用户到基站的通信速率不低于一个预设值时，最大化所有D2D用户在所有蜂窝频带上的信道容量和。

第一方面，本发明提供了一种计及蜂窝用户最低传输速率的设备间通信资源共享方法，在D2D通信中有N个蜂窝用户与基站建立直接的通信链路，即有 N个蜂窝频带，还有M对D2D用户，设备间通信资源共享方法包括以下步骤：

步骤S1，计算得到每一个蜂窝用户在每一个蜂窝频带上的信道容量以及每一对D2D用户在每一个蜂窝频带上的信道容量；

步骤S2，以最大化所有D2D用户在所有频带上的信道容量和为优化目标函数，同时保证每一个蜂窝用户的信道容量满足最低QoS通信要求、发射功率满足最大发射功率限制，以及每一对D2D用户在每个蜂窝频带上满足最大发射功率限制；

步骤S3，求解优化目标函数获得优化结果；

步骤S4，依据上一步求解结果，获得每一个蜂窝用户和每一对D2D用户在每一个蜂窝频带上发射功率的最优解。

优选的，步骤S1中，采用i＝1,2,……N，j＝1,2,……M分别作为蜂窝用户和 D2D用户的索引，记：

表示蜂窝用户i到基站的信道系数，蜂窝用户i占用的频带标记为i；

表示蜂窝用户i对第j对D2D用户接收机的干扰信道系数；

表示第j对D2D用户在蜂窝频带i上的信道系数；

表示第j对D2D用户对蜂窝用户i的干扰信道系数；

表示第k对D2D用户发射机在频带i上对第j对D2D用户接收机的干扰信道；