[发明专利]一种蜂窝网络下的D2D多对多资源分配方法

说明书

本发明公开了一种蜂窝网络下的D2D多对多资源分配方法，包含以下五个步骤：S1：进行网络场景的搭建；S2：进行网络模型的搭建；S3：构建超图，将一定范围内的蜂窝用户和D2D用户构建超边；S4：基于超图的频谱资源分配，采用两阶段资源分配的方式；S5：功率分配，通过对偶法计算功率分配。本发明有效的解决了在现有的D2D资源分配方案中，从单一角度出发，对系统性能的提升有限，D2D用户之间累积干扰严重，频谱资源利用率有待提高，系统总的吞吐量有待提高，同时系统的算法复杂的问题。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种蜂窝网络下的D2D多对多资源分配方法。

背景技术

随着智能终端设备爆炸式的增长以及用户日益旺盛的通信需求，通信网络的数据流量也在急剧增加，越来越多的终端设备将会接入到网络中，现有的移动通信网络由于稀缺的频谱资源将难以满足日益增加的数据通信服务需求。

D2D通信技术是一种在蜂窝网络中复用传统蜂窝用户资源，通过在近邻设备之间直接交换信息来完成通信的技术，D2D通信技术通过复用蜂窝用户的频谱资源建立直通链路，实现邻近终端间数据共享传输，而不需要通过基站和中心网络的转发，这种通信技术可以缓解频谱资源不足的问题。

现有技术中已有专利提出的D2D资源分配方案中，如方案一(申请号：CN2019108845282，公开日：2019.12.24)中公开了一种基于上下行频谱联合复用的D2D资源分配方法，涉及无线通信领域，包括：对D2D信道分配变量和相关的约束条件进行建模，分别对复用模式下的D2D用户和蜂窝用户的传输速率进行建模，以最大化D2D网络的吞吐量为目标，将D2D资源分配问题构建为混合整数非线性规划问题，利用拉格朗日对偶理论将原始问题转化为凸优化问题，最后将其转化为二分图最大权匹配问题，通过求解实现对D2D用户的最佳信道资源分配，进而实现D2D网络吞吐量的最大化。

方案二(申请号CN2019104608752，公开日2019.09.10)中公开了一种基于图着色的D2D资源分配的方法，假定系统中所有的D2D用户复用同一个蜂窝用户的信道资源且均以门限功率作为发射功率，得到一个不可忽略的无向互干扰图，其中干扰值即为图的每一条边的权值，通过图着色方法将小区中所有D2D用户分成若干个互干扰程度较低的簇，求出每一个簇可复用的蜂窝信道，逐一计算出将所有蜂窝信道与D2D簇两两匹配的最大化吞吐量，得到一个吞吐量矩阵，解出最大化系统吞吐量的最佳匹配矩阵，并按照前面使用拉格朗日乘子法求出的功率解作为D2D对的发射功率。

现有技术中，以上专利提出的D2D资源分配方案中，虽然以最大化吞吐量为优化目标，但是没有对频谱、功率进行联合考虑，对系统性能的提升有限，没有考虑干扰的相互性即蜂窝用户也会对D2D用户产生干扰,D2D用户之间累积干扰严重，频谱资源利用率有待提高，系统总的吞吐量有待提高，同时系统的算法复杂。

因此本发明提供一种的新的方案来解决此问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种蜂窝网络下的D2D多对多资源分配方法，有效的解决了在现有的D2D资源分配方案中，从单一角度出发，对系统性能的提升有限，D2D用户之间累积干扰严重，频谱资源利用率有待提高，系统总的吞吐量有待提高，同时系统的算法复杂的问题。

其解决的技术方案是，一种蜂窝网络下的D2D多对多资源分配方法，包含以下五个步骤：

S1：进行网络场景的搭建；

S2：进行网络模型的搭建；

S3：构建超图，将一定范围内的蜂窝用户和D2D用户构建超边；

S4：基于超图的频谱资源分配，采用两阶段资源分配的方式；

S5：功率分配，通过对偶法计算功率分配。