[发明专利]基于频谱分配与功率控制的多用户D2D通信资源分配方法

说明书

本发明公开了一种基于频谱分配与功率控制的多用户D2D通信资源分配方法，包括如下步骤：1)计算共享同一频谱资源后D2D用户j的与蜂窝用户i的2)判断D2D用户j能否复用与蜂窝用户i的频谱资源；3)计算D2D用户与可复用蜂窝用户之间的干扰系数；4)D2D用户选择蜂窝用户的频谱资源进行复用，使系统的干扰系数最小；5)在满足D2D用户与蜂窝用户最低SINR的前提下求出D2D用户的最优发射功率；6)计算系统的总吞吐量。这种方法能提高系统的频谱利用率、抑制D2D用户与蜂窝用户共享同一频谱资源时所存在的同频干扰、在保证蜂窝用户与D2D用户最低SINR的同时增大系统的吞吐量。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体是一种基于频谱分配与功率控制的多用户D2D通信资源分配方法。

背景技术

随着多媒体数据的爆炸性增长以及移动设备的不断普及，用户对于数据传输的准确性与实时性提出了更加苛刻的要求。面对急速增长的数据业务量，传统蜂窝网络中无线资源不足的问题日益突出。作为未来通信架构中的关键技术之一，设备到设备(device-to-Device，简称D2D)通信为解决上述问题提供一个新方向，利用Underlay模式的D2D通信技术代替基站(base station，简称BS)实现部分近场通信，提高网络的接入和负载能力。

D2D资源管理模式有Overlay和Underlay两种。在Overlay的管理模式中，D2D用户将会从蜂窝用户处得到一部分独立的频谱资源用于D2D通信，而在Underlay的管理模式下，蜂窝用户将自身拥有的频谱资源与D2D用户一起使用，因此，采用Underlay模式能够更大限度的提高频谱的利用率，然而，当D2D用户对蜂窝用户的频谱资源复用时，D2D用户与蜂窝用户之间会存在着同频干扰，从而影响系统的吞吐量。因此，如何降低D2D用户与蜂窝用户之间的同频干扰是在蜂窝网络中引入D2D通信技术时所需解决的重要问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种基于频谱分配与功率控制的多用户D2D通信资源分配方法。这种方法能提高系统的频谱利用率、抑制D2D用户与蜂窝用户共享同一频谱资源时所存在的同频干扰、在保证蜂窝用户与D2D用户最低SINR的同时增大系统的吞吐量。

实现本发明目的的技术方案是：

一种基于频谱分配与功率控制的多用户D2D通信资源分配方法，包括如下步骤：

1)计算共享同一频谱资源后D2D用户j的信干噪比与蜂窝用户i的信干噪比假设蜂窝网络与D2D通信共享频谱的异构网络中有N个蜂窝用户和M对D2D用户，且N≥M，蜂窝用户集用N＝{1,2,…,n}表示，D2D用户的用户集用M＝{1,2,…,m}表示，则共享同一频谱资源后D2D用户j的信干噪比与蜂窝用户i的信干噪比分别为：

其中，表示蜂窝用户i的发射功率，h_i,B表示蜂窝用户i到基站的信道增益，表示D2D用户j发射端的发射功率，h_j,B表示D2D用户j发射端到基站的信道增益，h_j表示D2D用户j发射端到接收端的信道增益，h_i,j表示蜂窝用户i到D2D用户j接收端的信道增益，N₀表示加性高斯白噪声的功率谱密度；

2)判断D2D用户j能否复用与蜂窝用户i的频谱资源：判断D2D用户j能否复用蜂窝用户i的频谱资源的判定准则为：

其中，γ_th为D2D用户与蜂窝用户各自能成功建立通信链路所必须满足的最低SINR，为D2D用户发射端的最大发射功率，若满足上式，则D2D用户j可以复用蜂窝用户i的频谱资源，依据判定准则可以得到D2D用户j可复用的蜂窝用户集合；