一種蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中d2d鏈路的無線資源分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于蜂窩移動(dòng)通信領(lǐng)域，涉及一種蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中D2D鏈路的無線資 源分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 移動(dòng)通信的發(fā)展對(duì)通信的容量、系統(tǒng)的負(fù)載量的要求不斷提高，而D2D通信技術(shù) 能有效地提高系統(tǒng)頻帶效率，降低基站負(fù)載，也能使近距離用戶有較高的傳輸速率。但是在 某一蜂窩小區(qū)內(nèi)，既存在蜂窩用戶，也存在D2D用戶，所以蜂窩系統(tǒng)中單小區(qū)內(nèi)分配給D2D 鏈路的子載波資源數(shù)有限，并考慮到小區(qū)內(nèi)的同頻干擾與負(fù)載的均衡，這就導(dǎo)致了蜂窩移 動(dòng)通信系統(tǒng)中D2D鏈路的無線資源的合理分配，以保證系統(tǒng)的效用最優(yōu)，目前尚缺少能夠 有效解決該問題的算法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中D2D鏈路的無線資源分配問題，本發(fā)明提供一種 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中D2D鏈路的無線資源分配方法。
[0004] 本發(fā)明提供了一種蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中D2D鏈路的無線資源分配方法，如圖1所 示，通過將D2D用戶頻域分組和每個(gè)分組中進(jìn)行單載波資源分配的方法解決了蜂窩系統(tǒng)中 無線資源分配問題。在對(duì)單個(gè)蜂窩小區(qū)內(nèi)D2D鏈路進(jìn)行頻域分組時(shí)，每個(gè)分組內(nèi)的鏈路被 分配使用同一個(gè)子載波資源，即將多載波多用戶的無線資源分配問題轉(zhuǎn)化為單載波多用戶 場(chǎng)景下的D2D鏈路調(diào)度問題。針對(duì)這一問題，本發(fā)明提出了一種適用于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 的單載波資源分配方法來完成單載波資源的調(diào)度。該方法通過迭代更新每個(gè)時(shí)隙下D2D鏈 路的權(quán)重，同時(shí)不斷地調(diào)用單載波資源分配的方法分配子載波資源，直至每個(gè)時(shí)隙下所有 子載波資源都完成分配。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案，具體如下：
[0006] 將蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中單小區(qū)的D2D鏈路建模為圖模型G= (V，E)，其中V表示小 區(qū)內(nèi)的D2D鏈路；小區(qū)內(nèi)使用同一子載波資源的D2D鏈路間干存在同頻擾，若干擾大于一定 門限則認(rèn)為D2D鏈路間存在干擾，用干擾邊表示，E表示干擾邊的集合，若干擾小于門限，則 認(rèn)為D2D鏈路間不存在干擾。
[0007] 如圖2所示，適用于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中多載波單小區(qū)的D2D鏈路分組的方法具 體有以下六個(gè)步驟，其中N為單小區(qū)內(nèi)D2D鏈路數(shù)，J為單小區(qū)內(nèi)的子載波資源數(shù)：
[0008] (1)算法初始化，q=l。
[0009] (2)確定第q個(gè)D2D鏈路的可用子載波資源集合Jq。
[0010] (3)假設(shè)將Jq中的每個(gè)子載波資源分別分配給D2D鏈路q使用，則Jq中的每個(gè)子 載波分組中都可能會(huì)引起干擾的增加，用圖模型中的干擾邊的增量AE來表示，并找出引 起干擾邊的增量AE最小的子載波分組，將所有滿足條件的子載波資源記為集合V。
[0011] (4)在J/中的各個(gè)子載波分組中，找出包含D2D鏈路數(shù)最少的子載波分組，即為 負(fù)載最小的子載波分組。
[0012] (5)若（4)中確定的負(fù)載最小的子載波分組唯一，則直接將D2D鏈路q分配給該子 載波分組；若不唯一，則將D2D鏈路q任意分配給其中一個(gè)子載波分組即可。至此完成對(duì)第 q個(gè)D2D鏈路的分組。
[0013] (6)q增加1，轉(zhuǎn)到（2)，直到q>N為止。
[0014] 在上述的六個(gè)步驟中，對(duì)步驟（2)進(jìn)一步說明，考慮到相鄰小區(qū)D2D鏈路間的同頻 干擾，則小區(qū)內(nèi)的D2D鏈路的可用子載波集合并不一定是小區(qū)內(nèi)全部子載波資源。在步驟 (2)中，采用分?jǐn)?shù)頻率復(fù)用的方法確定Jq，對(duì)Jq的解釋在具體實(shí)施方案中會(huì)詳細(xì)提到。
[0015] 單小區(qū)內(nèi)的所有D2D鏈路完成分組后，開始對(duì)每個(gè)分組中的D2D鏈路進(jìn)行調(diào)度，調(diào) 度的原則是使系統(tǒng)在當(dāng)前時(shí)隙內(nèi)吞吐量的對(duì)數(shù)和最大。設(shè)U(t)為前t個(gè)時(shí)隙內(nèi)所有D2D 鏈路吞吐量的對(duì)數(shù)和，即
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 本發(fā)明提供了一種蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中D2D鏈路的無線資源分配方法，通過將D2D 用戶分組和每個(gè)分組中進(jìn)行單載波資源分配的方法實(shí)現(xiàn)蜂窩系統(tǒng)中的無線資源分配；在對(duì) 單個(gè)蜂窩小區(qū)內(nèi)D2D鏈路進(jìn)行分組時(shí)，每個(gè)分組內(nèi)的鏈路被分配使用同一個(gè)子載波資源， 即將多載波多用戶的無線資源分配問題轉(zhuǎn)化為單載波多用戶場(chǎng)景下的D2D鏈路調(diào)度問題， 通過適用于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的單載波資源分配方法來完成子載波資源的分配，并通過迭 代更新每個(gè)時(shí)隙下D2D鏈路的權(quán)重，同時(shí)不斷地調(diào)用單載波資源分配的方法分配子載波資 源，直至每個(gè)時(shí)隙下所有子載波資源都完成分配；具體包含以下五個(gè)步驟： 步驟[101]:判斷所有D2D鏈路是否分組完畢，若分組結(jié)束轉(zhuǎn)到步驟[103]; 步驟[102]:對(duì)D2D鏈路進(jìn)行分組； 步驟[103]:判斷子載波資源是否調(diào)度完畢，若子載波資源調(diào)度完畢，則結(jié)束，否則繼 續(xù)； 步驟[104]:更新D2D鏈路的權(quán)重； 步驟[105]:根據(jù)所提單載波資源分配方法對(duì)D2D鏈路進(jìn)行資源調(diào)度，然后轉(zhuǎn)到步驟 [103]。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的D2D鏈路無線資源分配方法，其特征 在于：在對(duì)單小區(qū)內(nèi)的D2D鏈路進(jìn)行分組時(shí)，考慮干擾與負(fù)載的均衡，該方法包括以下五個(gè) 步驟，包含于所述步驟[101]、[102]中，具體如下： 步驟[201]:初始化q= 1，子載波資源總數(shù)為J，D2D鏈路數(shù)為N; 步驟[202]:確定第q個(gè)D2D鏈路的可用子載波資源集合Jq; 步驟[203]:假設(shè)分別將Jq中每個(gè)子載波資源分配給D2D鏈路q使用，并找出由于加入D2D鏈路q而引起同頻干擾最小的子載波資源分組，將所有滿足條件的子載波資源記為集 合Jq'; 步驟[204]:在子載波資源集合Jq'中找出負(fù)載最小的分組，將第q個(gè)D2D鏈路分配給 該子載波資源分組； 步驟[205] :q增加1，轉(zhuǎn)到步驟[202]，直到q>N為止。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中D2D鏈路的無線資源分配方法， 其特征在于：在解決單載波無線資源分配問題時(shí)，不斷迭代更新D2D鏈路在不同時(shí)隙下的 權(quán)重，同時(shí)建模轉(zhuǎn)化為尋找最大點(diǎn)權(quán)獨(dú)立集，該方法包括以下六個(gè)步驟，包含于所述步驟 [103]?[105]中，具體如下： 對(duì)于小區(qū)內(nèi)的每個(gè)D2D鏈路分為被調(diào)度和未被調(diào)度，分別記為x= 1和x= 0。假設(shè)U(t)為在前t個(gè)時(shí)隙內(nèi)吞吐量對(duì)數(shù)值，通過一階Taylor展開，得到U(t)等價(jià)于前t-1個(gè)時(shí) 隙內(nèi)吞吐量與當(dāng)前時(shí)隙被調(diào)度的D2D鏈路的權(quán)重的和有關(guān)，其中某一時(shí)隙t的D2D鏈路的 權(quán)重為該D2D鏈路在時(shí)隙t的吞吐量與其前t個(gè)時(shí)隙的總的吞吐量的比值； 步驟[301]:初始化時(shí)隙slot= 1(slot= 1，2，...），此時(shí)小區(qū)內(nèi)的每個(gè)D2D鏈路都被 賦予一個(gè)較小的隨機(jī)權(quán)重。將小區(qū)建模為一個(gè)圖模型，圖模型中的點(diǎn)代表小區(qū)內(nèi)的D2D鏈 路，邊代表兩D2D鏈路之間存在同頻干擾，初始化i= 1 ; 步驟[302]:判斷所有時(shí)隙是否調(diào)度結(jié)束，若為否，轉(zhuǎn)到下一步； 步驟[303]:對(duì)第i(i= 1，2，...，J) (J為所有子載波資源的個(gè)數(shù)）個(gè)子載波分組； 步驟[304]:根據(jù)權(quán)重的定義更新每個(gè)D2D鏈路權(quán)重； 步驟[305]:根據(jù)限制條件：存在干擾邊的兩D2D鏈路在同一時(shí)隙下不能被同時(shí)調(diào)度， 將單載波資源分配問題轉(zhuǎn)化為求解該時(shí)隙下第i個(gè)子載波分組的最大點(diǎn)權(quán)獨(dú)立集，并找出 第i個(gè)分組下的最大點(diǎn)權(quán)獨(dú)立集，實(shí)現(xiàn)單載波資源分配； 步驟[306] :i增加1，轉(zhuǎn)至步驟[303]，直至i>J為止。若所有時(shí)隙均已調(diào)度結(jié)束，則 算法結(jié)束；slot增加1，再按照步驟[301]中的方法建立模型，轉(zhuǎn)至步驟[303]。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中D2D鏈路的無線資源分配方法，通過分組和單載波資源分配的方法解決蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無線資源分配問題。首先對(duì)單小區(qū)內(nèi)的所有D2D鏈路進(jìn)行分組，并為每個(gè)分組分配一個(gè)子載波資源，將多載波多用戶的資源分配問題轉(zhuǎn)化為單載波多用戶的資源分配；然后提出一種適用于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的單載波資源分配方法來完成單載波多用戶的資源分配。本發(fā)明提出的D2D鏈路的單載波資源的分配方法通過數(shù)學(xué)建模轉(zhuǎn)化成為尋找最大點(diǎn)權(quán)獨(dú)立集的問題，同時(shí)不斷地迭代更新每個(gè)時(shí)隙下D2D鏈路的權(quán)重，使得每個(gè)時(shí)隙都能實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)分配。這種方法有效地控制了算法的復(fù)雜度，增加了蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的吞吐量，提高了蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻譜利用率。
【IPC分類】H04W72-12, H04W72-04
【公開號(hào)】CN104602353
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510090640
【發(fā)明人】張?jiān)? 武文斌, 高西奇, 尤肖虎
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年2月27日