[发明专利]一种蜂窝网络D2D通信资源分配方法及系统

说明书

本发明公开了一种蜂窝网络D2D通信资源分配方法及系统，涉及无线通信技术领域，包括以下步骤：接收D2D用户相关变量，将D2D用户相关变量输入至预先构建的系统用户吞吐量模型内得到系统用户吞吐量，其中，所述D2D用户相关变量包括模式选择变量、功率控制变量以及信道分配向量；根据吞吐量最优原则对系统用户吞吐量进行判定，确定D2D通信最佳模式；其中所述吞吐量最优原则以最大化系统用户吞吐量为目标；以D2D通信最佳模式下求解D2D用户信噪比，将D2D用户信噪比输入至预先建立的功率优化模型内，得到D2D用户的最佳发射功率；将D2D用户的最佳发射功率输入至预先建立的信道分配模型内，得到最优信道分配结果。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体的是一种蜂窝网络D2D通信资源分配方法及系统。

背景技术

随着无线通信技术需求的日益增长，人们对频谱资源的要求越来越高，频谱资源短缺问题成为研究热点。于是对于蜂窝网络来说，如何以有限的频谱资源实现高服务质量的通信尤为重要。其中设备到设备(Device to Device，D2D)通信成为解决频谱资源有限的很有潜力的解决方案，许多研究者认为D2D通信技术是第五代(5G)无线通信的关键技术并对其展开了大量研究。

特别是D2D通信资源分配方面的研究，在D2D通信中，D2D用户可以复用蜂窝用户上行链路或下行链路频谱资源进行通信。为了实现更高的效益，减小链路之间的干扰，高效合理的资源分配策略至关重要。Hu等在分析最优联合功率控制和信道分配策略的基础上，提出了一种节能迭代算法最大化D2D通信效益。为了使D2D通信设备运行效率最大化，已有文献研究了一种基于频谱聚类和非合作博弈的D2D通信信道分配方案和资源优化方案。在文献中考虑到信道可靠性的约束情况，提出了最大化信道遍历率寻找最优功率分配和利用最大权值二部匹配的匈牙利方法来寻找最优的信道分配的资源分配方案。Khanolkar等给出了使用一种改进的单级人工蜂群算法去解决联合节能资源分配问题的策略。由于D2D通信会对蜂窝网络造成干扰，旨在实现不影响蜂窝用户的资源分配方案，已有文献提出了一种基于部分位置信息的信道分配算法，其目标是当蜂窝用户数量变化时最大化D2D用户的总吞吐量。已有文献根据用户间信道复用多对一的准则设计了一种迭代方案对信道和功率联合优化以最大化D2D用户对的总能源效率。已有文献提出了两阶段的资源分配方案，其在初始阶段采用匈牙利算法进行信道分配，在复用阶段根据信道质量优先级和D2D对受到的干扰进行二次信道分配，从而达到最大化D2D通信总容量的目的。已有文献设计了一个基于D2D用户距离的模式选择框架以及功率控制方法，当用户位置距离较近时选择专用模式，否则选择复用模式。在已有文献中提出了基于信干扰加噪声比(SINR)和基于信道容量的模式选择规则，并以协同预编码方案频谱分配，分析了它们在各种场景下的影响。

现有技术虽然提高了D2D通信效益，但是其效果并不显著，且并没有联合考虑模式选择、信道分配、功率控制三方面的问题，它们的运行速度和收敛效果也较差。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种蜂窝网络D2D通信资源分配方法及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种蜂窝网络D2D通信资源分配方法，方法包括以下步骤：

接收D2D用户相关变量，将D2D用户相关变量输入至预先构建的系统用户吞吐量模型内得到系统用户吞吐量，其中，所述D2D用户相关变量包括模式选择变量、功率控制变量以及信道分配向量；

根据吞吐量最优原则对系统用户吞吐量进行判定，确定D2D通信最佳模式；其中所述吞吐量最优原则以最大化系统用户吞吐量为目标；

以D2D通信最佳模式下求解D2D用户信噪比，将D2D用户信噪比输入至预先建立的功率优化模型内，得到D2D用户的最佳发射功率；

将D2D用户的最佳发射功率输入至预先建立的信道分配模型内，得到最优信道分配结果。

优选地，所述D2D用户采用的通信模式包括复用模式和专用模式。