[发明专利]一种位置信息辅助的D2D通信资源分配方法

权利要求书

1.一种位置信息辅助的D2D通信资源分配方法，其特征在于：具体步骤如下：

S1：假设有M个D2D对，N个蜂窝用户CU，把授权频谱分成N个正交子信道，同时每个正交子信道只允许一个CU使用，计算授权频谱中每对D2D分别对每个蜂窝用户CU的干扰I。则可以得出一个N*M的干扰矩阵。

S2：使用匹配算法根据干扰矩阵把匹配好的D2D和CU分配在同一子信道，这里的匹配原则即D2D对CU的干扰最小；

S3：若N＜M，则把多余的D2D卸载到未授权频谱，同时把对CU干扰较大的D2D也卸载到未授权频谱与WiFi使用Duty Cycle(DC)机制共存；

S4：得到优化问题，使其在满足各个约束条件下总系统吞吐量最大，这里的约束一般是满足WiFi正常传输；

S5：将优化问题分解成两个子问题：1，卸载哪些D2D和卸载多少D2D到未授权频谱？2，未授权频谱使用DC机制的占空比问题；

S6：通过匹配算法之后把对CU干扰大的D2D依次卸载到未授权频谱，得到D2D频谱选择矩阵Φ，以此来解决问题1；同时使用拉格朗日对偶问题解决DC机制的占空比问题，得到最优占空比

S7：将得到的Φ用来优化占空比问题，同时将得到的反过来优化D2D频谱选择问题，重复S6-S7，直到结果收敛。

2.根据权利要求1所述的一种位置信息辅助的D2D通信资源分配方法，其特征在于：在步骤S1中对于干扰矩阵I可以表示为：

其中的每个元素表示第m个D2D对第n个CU的干扰，其干扰表达式可表示为：

I_n,m＝P_mG_n,m

其中P_m表示第m个D2D发射机的发射功率，G_n,m表示第m个D2D发射机到第n个CU用户的信道增益，其表达式表示为：

其中|h_n,m|表示第m个D2D发射机到第n个CU用户的功率增益，l_n,m表示第m个D2D发射机到第n个CU用户的距离，α表示在子信道中的路径损耗因子。

3.根据权利要求2所述的一种位置信息辅助的D2D通信资源分配方法，其特征在于：在步骤S2中，根据得出的干扰矩阵I，可以根据匹配算法把每个CU用户和其匹配的最优D2D分配在同一子信道，即把对该CU用户干扰最小的D2D分配在同一子信道。

匹配算法的目标是通过合理分配D2D用户的授权子信道占用情况，使蜂窝网络所受干扰最小化，系统性能达到最优。本发明认为D2D用户集，CU用户集和授权子信道集是相互独立且不相关的，用D_m(m∈M)来表示D2D用户，CU_n(n∈N)为CU用户，S_n(n∈N)表示免授权子信道。假设用户间交换信息不需要额外的信令成本，并且每个用户都可以得到其他用户的所有状态信息。匹配过程给每个CU用户分配合适的子信道，相当于产生CU用户集和D2D用户集这两个不相交集合的映射关系。在匹配过程中，若CU_n匹配到D_m，记为(CU_n,D_m)。为保证CU用户基本流量需求，每个CU用户至少匹配一个授权子信道，而CU用户具体匹配D2D对的情况将由匹配算法得出。

4.根据权利要求3所述的一种位置信息辅助的D2D通信资源分配方法，其特征在于：在步骤S3中，当匹配完成后，若N＜M,即D2D用户数大于CU用户时，由于每个子信道最多允许一个CU和一个D2D同时使用，则经匹配后多余的D2D用户全部卸载到未授权频谱上与WiFi用户共存。同时，在未授权频谱上D2D用户和WiFi用户以DC机制共存，那么如何合理的分配其各自的占空比使得在不影响WiFi用户正常传输的前提下总系统吞吐量最大化，这是一个需要解决的问题。