[发明专利]一种无线资源分配方法、装置及基站

权利要求书

1.一种无线资源分配方法，其特征在于，应用于无线通信系统中的基站，所述无线通信系统还包含：蜂窝用户和D2D设备，所述方法，包括：

为每一蜂窝用户分配至少一个资源块，作为蜂窝用户的初始资源分配结果；其中，为所有蜂窝用户分配的资源块的总数量大于蜂窝用户的总数量；

确定当前网络中各D2D设备对的优先级类别；

根据每种优先级类别对应的不同的可分配资源块的确定方式，确定每一D2D设备对的可分配资源块；所述一个D2D设备对包括一个D2D发射端设备和一个D2D接收端设备；所述可分配资源块为：从为各个蜂窝用户分配的资源块中确定的资源块；

从每一D2D设备对对应的可分配资源块中，为所述D2D设备对选择至少一个资源块分配给所述D2D设备对，得到D2D设备的初始资源分配结果；

将所述蜂窝用户的初始资源分配结果和所述D2D设备的初始资源分配结果作为预设的遗传算法的初始值进行优化计算；

获得最终资源分配结果；

按照所述最终资源分配结果，为每一蜂窝用户和每一D2D设备对分配资源块，其中，每一D2D设备对至少分配得到一个资源块；

其中，所述确定当前网络中各D2D设备对的优先级类别的步骤，包括：

根据预设的D2D设备对的优先级类别表，确定当前网络中各D2D设备对的优先级类别；D2D设备对的优先级类别为：根据通信时长、时延敏感度和通信的可靠性要求，将所述D2D设备对分为的三个类别：第一类D2D设备对、第二类D2D设备对和第三类D2D设备对；其中，所述第二类D2D设备对的优先级高于所述第一类D2D设备对；所述第三类D2D设备对的通信时长大于所述第一类D2D设备对和所述第二类D2D设备对的通信时长；所述第二类D2D设备对的时延敏感度和通信的可靠性要求高于所述第一类D2D设备对和所述第三类D2D设备对的时延敏感度和通信的可靠性要求；

剩余资源块的数量大于或等于第三类设备对的数量；所述剩余资源块为：所述蜂窝用户拥有的资源块数量，减去所述蜂窝用户占用的资源块数量后剩余的资源块；所述剩余资源块的数量为：为所有蜂窝用户分配的资源块的总数量，减去所述蜂窝用户的总数量得到数量值；

所述根据每种优先级类别对应的不同的可分配资源块的确定方式，确定每一D2D设备对的可分配资源块步骤，包括：

对于第三类D2D设备对，将所述剩余资源块中与所述第三类D2D设备数量相同个剩余资源块，确定为所述第三类D2D设备对的可分配资源块；其中，一个所述第三类D2D设备对只能占用一个剩余资源块；一个剩余资源块也只能被一个第三类D2D设备占用；

在确定所述第三类D2D设备对的可分配资源块后，按照预设的可复用数量限定条件，将所述剩余资源块中剩余的资源优先确定为所述第二类D2D设备对的可分配资源块；

对于未确定可分配资源块的第一类和/或第二类D2D设备对，则按照预设的可复用数量限定条件，将蜂窝用户占用的资源块，作为所述未确定可分配资源块的第一类D2D设备对和/或所述第二类D2D设备对的可分配资源块；

所述将所述蜂窝用户的初始资源分配结果和所述D2D设备的初始资源分配结果作为预设的遗传算法的初始值进行优化计算的步骤，包括：

根据预设的种群中染色体的数量Np，确定获得Np个初始值；

将Np个初始值作为当前种群中的染色体；所述种群中的一个染色体对应一个资源分配结果；所述一个资源分配结果中每一蜂窝用户和每一D2D设备对应的资源分配为该资源分配结果对应的染色体中的一个基因；所述每一染色体包含M+N个基因；所述种群包含Np个染色体；

利用预设的适应度计算公式，计算所述当前种群中每一染色体的适应度值；

按预设的父辈染色体选择方式，从所述当前种群中的Np个染色体中选择2个染色体作为2个父辈染色体；

按预设的交叉和变异算法，对所述2个父辈染色体进行交叉和变异，获得Np-2个子代染色体；其中，2个父辈染色体每次进行交叉和变异生成1个子代染色体；

利用所述2个父辈染色体和所述Np-2个子代染色体组成新的种群，将所述新的种群作为当前种群；

判断是否满足预设的终止条件；

如果满足预设的终止条件，则获得所述最终资源分配结果；

其中，所述预设的可复用数量限定条件为：

每一蜂窝用户占用的每一资源块和在确定所述第三类D2D设备对的可分配资源块后所述剩余资源块中剩余的资源，最多被X_max个D2D设备对复用；其中，X_max的数值为向上取整；M、N和Q分别表示蜂窝用户的数量、D2D设备的数量和资源块的数量，M、N和Q均为大于0的正整数；

所述利用预设的适应度计算公式，计算所述当前种群中每一染色体的适应度值的步骤，包括：

针对所述当前种群中的每一染色体，判断所述染色体对应的资源分配结果是否满足预设的资源分配限制条件：其中，SINR_i,r表示第i个通信在第r个资源块中进行通信时的信噪比；SINR_CUE_min表示所述预设的信噪比门限值，M和Q分别表示蜂窝用户的数量和资源块的数量，M和N和Q均为大于0的正整数；

如果所述染色体对应的资源分配结果满足预设的资源分配限制条件，则利用预设的适应度计算公式：计算所述染色体的适应度值；其中，f(chromosome)表示适应度值；B表示带宽；i表示通信i，通信i指的是蜂窝用户或D2D设备i发起的通信；j表示通信j；SINR_i,r表示第i个通信在第r个资源块中进行通信时的信噪比；p_i,r表示通信i在r资源块上的发射功率；g_i,i,r表示在资源块r上，通信i到通信i的信道增益；g_j,i,r表示在资源块r上，通信j到通信i的信道增益；N₀表示高斯白噪声；a_i,r∈{0,1}表示资源分配关系，当a_i,r＝1时，表示第i个通信使用第r个资源块；当a_i,r＝0时，表示第i个通信不使用第r个资源块，其中1≤i≤M+N,1≤r≤Q；M、N和Q分别表示蜂窝用户的数量、D2D设备的数量和资源块的数量，M、N和Q均为大于0的正整数；

如果所述染色体对应的资源分配结果不满足预设的资源分配限制条件，则令所述染色体的适应度值为0；

所述按预设的父辈染色体选择方式，从所述当前种群中的Np个染色体中选择2个染色体作为2个父辈染色体的步骤，包括：

利用预设的选择概率公式：计算所述当前种群中的Np个染色体中每一染色体被选作父辈染色体的概率；其中，p_x,t表示第t代第x个染色体被选作父辈染色体的概率；f_x,t表示第t代第x个染色体的适应度值；f_k,t表示第t代第x个染色体的适应度值；

利用预设的概率区间公式：计算所述当前种群中的Np个染色体中每一染色体对应的概率区间；其中，q_x,t表示第t代第x个染色体对应的概率区间；p_k,t表示第t代第x个染色体被选作父辈染色体的概率；

在[0,1]区间内生成两个随机数r1和r2；

分别确定r1和r2落入的概率区间对应的染色体；并将所述染色体选作父辈染色体；

所述预设的交叉和变异算法，对所述2个父辈染色体进行交叉和变异，获得1个子代染色体的步骤，包括：

在[1,M+N]区间内生成一个随机数r；r为正整数；

将所述2个父辈染色体中的一个父辈染色体中的第1至第r个基因，作为一个子代染色体的第1至第r个基因；

将所述2个父辈染色体中的另一个父辈染色体中的第r+1至第M+N个基因，作为一个子代染色体的第r+1至第M+N个基因；生成一个子代染色体；

判断是否需要对生成的所述子代染色体进行变异；

如果需要对生成的所述子代染色体进行变异，则选取所述子代染色体中的预设数量个基因进行位置置换；待置换位置的基因均为蜂窝用户对应的基因；或，均为D2D设备对应的基因。