[发明专利]一种基于D2D分簇的资源分配方法

摘要

本发明涉及一种基于D2D分簇的资源分配方法，属于移动通信技术领域。该方法主要包括以下步骤：(1)UE测量上报；(2)构建干扰图并基于图着色进行分簇；(3)资源分配；(4)中继转发方案，根据转发所消耗的资源成本对D2D对进行中继转发。本发明设计的资源分配方法在保证每个蜂窝用户D2D对的Qos的前提下，考虑D2D对间干扰，并基于图着色进行分簇，允许多个D2D链路复用同一个蜂窝用户的RB，考虑D2D作为中继节点转发数据，从而提高了用户满意度和蜂窝系统的频谱利用率。

主权项

1.一种基于D2D分簇的资源分配方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：UE测量上报：基站通过用户终端UE测量上报获得D2D对间的干扰信息，并判断是否两个D2D对间存在不可容忍的干扰；S2：构建干扰图并基于图着色进行分簇：根据D2D对间的干扰构建干扰图集，其中一个节点表示一个D2D通信对，节点和节点之间有连线表示两个D2D通信对之间存在不可容忍的干扰，不能使用相同的资源；两个节点之间没有连线表示干扰较小，可以复用相同的资源，然后根据图着色对干扰图集进行分簇；S3：资源分配：考虑蜂窝用户对D2D对的干扰，选择同时满足D2D对和蜂窝用户Qos的D2D对，并更新干扰图，重新分簇，其中每个簇内的D2D用户复用相同的子带资源；S4：中继转发方案：由于上述资源分配方案会导致部分D2D用户无法分配到资源，利用成功分配到资源的用户作为中继节点，通过D2D链路向未成功分配到资源的用户转发数据，并根据中继转发方案最大化的提高频率利用率；在步骤S4中，所述中继转发方案是由于部分D2D对未能成功分配到资源，首先，为了使簇内用户均获得基站数据，可利用成功分配到资源的用户作为中继节点，通过D2D链路向未成功用户转发数据：假设一个包括x个用户的簇，其中a个用户成功分配到资源，记为s_A＝{x₁,x₂,…,x_a}，b个用户未能成功分配的，记为s_NA＝{y₁,y₂,…,y_b}，假设簇内D2D用户间信道质量是已知的，则对于x∈s_A和y∈s_NA，构造链路质量矩阵，如下：其中t_xy表示D2D用户x和y之间的频谱效率，也就是该D2D链路的x和y之间可实现的数据速率；则传输数据时所消耗的时频资源成本公式如下：上式描述了作为中继节点转发的D2D对的数目L，1≤L≤S_A，取不同数值时所对应的资源成本，其中，C为要传输的信息比特，n_k是作为中继节点的D2D对；下式表示以资源成本为优化目标求解资源成本最小时所对应的情形，即为最优转发路由：其中：F_opt表示最优转发路由时的最小资源成本；其次，为了进一步提高资源效率，预先设定某一数据速率阈值，优先选择信道质量良好，也即时频资源消耗最小的D2D链路进行转发，以实现较高的数据速率，具体的实施步骤如下：1)构造链路质量矩阵T，并将资源成本初始化，设置f＝0；2)将质量矩阵t_xy中的元素按升序排列，记为t＝{t₁,t₂,…,t_k}，假设共k个值；3)分别令数据速率阈值t₀＝t_i,1≤i≤k，并依次计算完成簇内数据中继转发所消耗的资源成本f_i，此时，消耗资源成本最小的就是最优数据速率阈值，即4)选取t_best作为阈值，进行数据中继转发，查找质量矩阵t_xy中所有满足t_xy≥t_best的元素，相应的x组成集合X_A，相应的y组成集合Y_NA，5)对x∈X_A和y∈Y_NA应用分簇中继转发方案，并根据时频资源成本计算公式计算其资源成本f，此时最小资源成本为：t_best＝min{f₁,f₂,…,f_k}；此时，部分未分配到资源的D2D用户已成功接收到数据，并将它们作为中继进行数据转发，此时累加资源成本为f_(k)＝f_(k‑1)+f，其中k表示转发级数。