專利名稱：蜂窩通信系統(tǒng)終端直通自適應(yīng)資源分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種基于正交頻分復(fù)用系統(tǒng)下的D2D (device-to-device)通信的資源分配方法，屬于移動通信中的資源分配技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
資源分配是移動通信系統(tǒng)能正常通信的關(guān) 鍵。由于可用于移動通信的頻譜資源十分有限，就需要更加高效的利用頻譜資源，D2D技術(shù)應(yīng)運而生。從現(xiàn)在的D2D資源分配方法來看，大多數(shù)方法都是每組D2D對復(fù)用都復(fù)用不同的蜂窩用戶的頻譜資源，幾乎沒有提到兩組或多組D2D對復(fù)用相同蜂窩用戶資源的方法，而采用兩組或多組D2D對復(fù)用相同的蜂窩用戶資源可以極大的提高頻譜效率；同時在為D2D對選擇復(fù)用的資源時可以不局限于單個蜂窩用戶的所有資源，這些資源中可能有好有壞，如果全部復(fù)用可能對D2D通信造成限制。所以從各個蜂窩用戶選出對于D2D用戶好的資源來進(jìn)行復(fù)用，即以子載波來考慮為出發(fā)點而不是以蜂窩用戶能更好的利用信道的頻率選擇行和多用戶的分集增益。在資源分配的時候我們采用一種自適應(yīng)的子載波分配方法，即將每個子載波都分配給在在其上面等效信道增益最大的用戶，這里的等效信道是將D2D間的信道、干擾信道、干擾功率統(tǒng)一考慮所得到的。基于上述內(nèi)容從而很大程度的提高了 D2D系統(tǒng)容量。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種蜂窩通信系統(tǒng)終端直通自適應(yīng)資源分配方法，主要針對數(shù)量較多的D2D對要進(jìn)行資源分配的情況，降低蜂窩用戶對D2D用戶的干擾，極大的提高D2D系統(tǒng)的系統(tǒng)容量和頻譜利用率。技術(shù)方法本發(fā)明的蜂窩通信系統(tǒng)終端直通自適應(yīng)資源分配方法為I)、根據(jù)距離區(qū)域?qū)⑿^(qū)分為內(nèi)環(huán)和外環(huán)(在外環(huán)采用D2D模式能獲得更好性能)；2)、將外環(huán)分為偶數(shù)個相等的區(qū)域，正對圓心的兩個區(qū)域確定為匹配的一組區(qū)域；3)、在匹配的兩個區(qū)域內(nèi)分別隨機找一對D2D對作為匹配的一組D2D對，如圖2 ；4)、基站根據(jù)當(dāng)前時刻蜂窩用戶對D2D對用戶的干擾信道增益、路徑衰落和D2D用
戶間的信道增益計算D2D用戶間的等效信道增益^r = ο h\ ，其中Hd為D2D用戶間的等
1 !.GD nCiD
效信道增益，hdSD2D用戶間的實際信道增益，P1AD為蜂窩用戶對D2D用戶的干擾功率，hCiD為蜂窩用戶與D2D用戶間的干擾信道增益；5)、令N，V用來表示每組D2D對分配的子載波數(shù)量和等效信道增益，其初始值設(shè)為O ；6)、對于所有可分配的子載波依次為其選擇在該子載波上平均等效信道增益最大的一組匹配的D2D對，將該子載波分配給這組匹配的D2D對，并將N所對應(yīng)的項加I直到其滿足所要求的子載波數(shù)，則不再為其分配子載波，并用V記錄分配到的等效信道增益；7)、重復(fù)步驟6)直到將所有子載波分配完畢；這種蜂窩系統(tǒng)終端直通自適應(yīng)配對資源分配方法通過讓不同區(qū)域的D2D對匹配復(fù)用相同的蜂窩用戶資源極大的提高了系統(tǒng)容量和頻譜效率，在分配資源時以子載波來考慮避開了不好的子載波，并以等效信道來考慮更能符合提高D2D用戶容量的要求。其中的讓兩組D2D對匹配復(fù)用相同的蜂窩用戶資源可以直接應(yīng)用到很多為每組D2D對用戶分配不同蜂窩用戶資源的方法上，獲得極大的性能上的增益。有益效果I、引入等效信道增益的概念，全面考慮了影響D2D系統(tǒng)容量的因素，避免單獨考慮干擾功率、干擾信道增益，有效提高了 D2D系統(tǒng)容量。 2、采用針對子載波為單位的資源分配，避免了將對于D2D用戶條件差的頻譜資源分配給D2D用戶。3、采用兩組不同區(qū)域的D2D對復(fù)用相同的蜂窩用戶資源，控制了 D2D對間干擾的同時極大的提高了 D2D系統(tǒng)的容量和頻譜效率。本發(fā)明提出的讓兩組D2D對匹配復(fù)用相同的蜂窩用戶資源可以直接應(yīng)用到很多為每組D2D對用戶分配不同蜂窩用戶資源的方法上，獲得極大的性能上的增益。本發(fā)明主要考慮如何在蜂窩系統(tǒng)終端直通資源分配過程中降低蜂窩用戶對D2D用戶的干擾，提高D2D系統(tǒng)容量。


圖I是系統(tǒng)模型圖，假設(shè)采用D2D模式的用戶均勻分布在小區(qū)的外環(huán)上，蜂窩用戶隨機分配在小區(qū)內(nèi)。圖2是本發(fā)明的D2D對匹配示意圖。圖3是資源分配方法的流程圖。
具體實施例方式假設(shè)一個OFDM符號包含的子載波數(shù)為M,蜂窩用戶和D2D對的數(shù)量分別為N。和ND，D2D用戶可以在基站的協(xié)調(diào)下直接進(jìn)行通信，且D2D用戶在通信時復(fù)用蜂窩用戶的資源。我們假定所有蜂窩用戶到達(dá)基站的功率都控制在相同的水平Pcb,即Pcb =PcAdc,V，Vi [公式一]Pcb為常數(shù)，Pm為第i個蜂窩用戶的發(fā)射功率，da為該蜂窩用戶到基站的距離。那么由蜂窩用戶對D2D的干擾功率就可以寫成Pixm =PcAdcmYa，Vi [公式二 ]dCiD為蜂窩用戶到D2D接收用戶的距離，而D2D對基站的干擾功率被嚴(yán)格的限制在δ B,即Pd · (dDB) _a/PCB ( δ B，以確保不會對基站產(chǎn)生干擾Pd為D2D用戶的發(fā)射功率，dDB為D2D用戶到基站的距離。由香農(nóng)公式可得D2D用戶的信道容量 Q =tog“1 + P -hVpid 'rh +n][公式三]
1IyCiD nCiD T 1 D^uCid1) nd'd 丁 riOPD，為復(fù)用相同蜂窩用戶資源的另一對D2D用戶的發(fā)射功率，hdd，為兩對復(fù)用相同蜂窩用戶資源的D2D用戶間的信道增益，ddd，是復(fù)用相同資源的兩對D2D對間的距離，nQ為噪聲的單邊功率譜密度。在D2D用戶采用最大發(fā)射功率的條件下即Pd= (dDB)a· δΒ.ρεΒ,令Pra = c · n0, c為常數(shù)，則可得D2D對間的干擾功率與噪聲功率的比值；P^id^r = d^a - = (-dDB/dnDr Sb-c.n0 =(dmidm,Y.sB.c [公式四]
nQnO而此式通過適當(dāng)可行的對距離取值是很容易達(dá)到遠(yuǎn)小于I的情況的。具體分配方法實現(xiàn)步驟如下I.由基站將小區(qū)分為內(nèi)環(huán)和外環(huán)(在外環(huán)采用D2D模式能獲得更好性能)； 2.將外環(huán)分為偶數(shù)個相等的區(qū)域，正對圓心的兩個區(qū)域確定為匹配的一組區(qū)域，如圖2 ；3.基站在匹配的兩個區(qū)域內(nèi)分別隨機找一對D2D對作為匹配的一組D2D對；4.基站根據(jù)當(dāng)前時刻蜂窩用戶對D2D對用戶的干擾信道增益、路徑衰落和D2D用
戶間的信道增益計算D2D用戶間的等效信道增H - p,其中Hd表示D2D用戶間的
11,OD nCiD
等效信道增益，hd表示D2D用戶間的實際信道增益，？1，_表示蜂窩用戶對D2D用戶的干擾功率，hCiD表不蜂窩用戶與D2D用戶間的干擾信道增益；5.初始化N和V，分別用來表示每組D2D對分配的子載波數(shù)量和等效信道增益，其初始值設(shè)為O ;6.對于所有可分配的子載波基站依次為其選擇在該子載波上平均等效信道增益最大的一組匹配的D2D對，將該子載波分配給這組匹配的D2D對，并將N所對應(yīng)的項加I直到其滿足所要求的子載波數(shù)，則不再為其分配子載波，并用V記錄分配到的等效信道增益；7.重復(fù)步驟6直到將所有子載波分配完畢；最后根據(jù)信道容量公式計算D2D系統(tǒng)的平均容量。該發(fā)明相對于傳統(tǒng)分配方法能極大地提高D2D用戶容量?？傊痉椒ㄊ且环N全新高效的D2D資源分配方法，其目的是提高D2D系統(tǒng)容量和頻譜利用率，減少蜂窩用戶對D2D用戶的干擾，從而滿足D2D用戶高數(shù)據(jù)速率業(yè)務(wù)的要求。
權(quán)利要求
1.蜂窩通信系統(tǒng)終端直通自適應(yīng)資源分配方法，其特征在于該資源分配的方法為 1)、根據(jù)距離將小區(qū)分為內(nèi)環(huán)和外環(huán)(在外環(huán)采用D2D模式能獲得更好性能)，如圖I; 2)、將外環(huán)分為偶數(shù)個相等的區(qū)域，正對圓心的兩個區(qū)域確定為匹配的一組區(qū)域； 3)、在匹配的兩個區(qū)域內(nèi)分別隨機找一對D2D對作為匹配的一組D2D對，如圖2； 4)、基站根據(jù)當(dāng)前時刻蜂窩用戶對D2D對用戶的干擾信道增益、路徑衰落和D2D用戶間的信道增益計算D2D用戶間的等效信道增益= p hdh ,其中Hd為D2D用戶間的等效信 rI-CiD nCiD 道增益，hd為D2D用戶間的實際信道增益，P1,^為蜂窩用戶對D2D用戶的干擾功率，hCiD為蜂窩用戶與D2D用戶間的干擾信道增益； 5)、令N，V用來表示每組D2D對分配的子載波數(shù)量和等效信道增益，其初始值設(shè)為O; 6)、對于所有可分配的子載波依次為其選擇在該子載波上平均等效信道增益最大的一組匹配的D2D對，將該子載波分配給這組匹配的D2D對，并將N所對應(yīng)的項加I直到其滿足所要求的子載波數(shù)，則不再為其分配子載波，并用V記錄分配到的等效信道增益； 7)、重復(fù)步驟6)直到將所有子載波分配完畢。
全文摘要
蜂窩通信系統(tǒng)終端直通自適應(yīng)資源分配方法，是一種基于正交頻分復(fù)用系統(tǒng)下的D2D(device-to-device)通信的資源分配方法?；贒2D用戶發(fā)射功率小的特點考慮了兩組D2D對復(fù)用相同資源的情況，在為D2D對分配蜂窩用戶資源時同時考慮路徑衰落、蜂窩用戶對D2D用戶的干擾信道增益、D2D用戶間的信道增益，從而自適應(yīng)地為匹配的D2D對分配等效信道增益最大的資源以實現(xiàn)吞吐量最大化。優(yōu)點是能夠極大的提高D2D系統(tǒng)容量，而且算法相對簡單。
文檔編號H04W72/04GK102970758SQ20121053229
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者蔣雁翔, 劉強 申請人:東南大學(xué)