[发明专利]同小区中蜂窝用户与D2D用户间频谱资源分配的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线移动通信领域，提供一种同小区中蜂窝用户与D2D用户间频谱资源分配的方法。

背景技术

近年来，随着移动设备和应用的增加，涌现了大量的多媒体业务。但是在目前，蜂窝网络中的频谱资源利用率并不高，就是说在分配的频谱资源中，很大比例的资源处于空闲状态，这样就造成了很大程度的频谱资源浪费。Device-to-Device（D2D）通信针对这一问题，使同小区用户间直接建立通信，其信息传输过程可以通过复用蜂窝频谱资源实现。在蜂窝网络下的D2D网络的协助使用不仅减少了传输时延，提高了链路质量，同时还提高了频谱资源利用率。

D2D和蜂窝用户主要工作在两种模式：正交资源复用和非正交资源复用。当D2D用户工作在非正交资源复用模式下时，频谱利用率高，但是蜂窝和D2D链路间存在干扰，在用户密度很大的情况下尤其严重。而在正交资源复用模式下时，频谱资源利用率相对较低，但是D2D网络和蜂窝网络间没有干扰，并且用户传输功率可以适当降低，更利于实现绿色通信。但是这样的通信模式下，为充分利用每一份频谱资源，就存在一个D2D与蜂窝用户之间如何将有限的资源合理地分配给两者的问题。

由于D2D通信是基于蜂窝网络之上进行的，所以目前对于此问题的做法仅仅是在原有蜂窝网络基础上将蜂窝用户没有使用的剩余频谱资源直接分配给D2D用户，并不对两者进行频谱资源的分配。这样的做法可能会使蜂窝用户占有绝大多数的频谱资源，甚至超出其自身的传输需求；而D2D用户由于分配不到足够的频谱资源，尤其是在用户密度很大的时候，难以实现高效率的D2D通信，频谱资源利用率还存在很大的提升空间。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种同小区中蜂窝用户与D2D用户间频谱资源分配的方法，可以实现在频谱资源有限的条件下，保证蜂窝用户传输需求的同时使D2D用户分配到的频谱资源总量最大化。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种同小区中蜂窝用户与D2D用户间频谱资源分配的方法，其特征在于，该方法包括：

在同一小区中，根据每个蜂窝用户的最小传输速率要求设定该用户通信时的传输速率须满足的约束条件；

将在所述约束条件下，将一定频谱资源分配给蜂窝用户和D2D用户，使D2D用户分配到的频谱资源总量最大化的问题在数学上表述；

将在数学上表述的该问题转化为与该问题等价的拉格朗日对偶问题；

解该拉格朗日对偶问题，得到该问题在数学上的最优解；

根据所述最优解给蜂窝用户和D2D用户分配频谱资源。

优选地，所述将在所述约束条件下，将一定频谱资源分配给蜂窝用户和D2D用户，使D2D用户分配到的频谱资源总量最大化的问题在数学上表述包括：

用x_k,n∈{0,1}中的x_k,n=1和x_k,n=0分别表示用户k是否占用资源块n，用S表示用户集，所述k∈S代表用户集中的某个用户，用C表示所述频谱资源的资源块集，所述n∈C代表资源块集中的某个资源块；用矩阵X_opt＝[x_k,n]表示对于所有用户资源块的分配情况。

优选地，所述将在所述约束条件下，将一定频谱资源分配给蜂窝用户和D2D用户，使D2D用户分配到的频谱资源总量最大化的问题在数学上表述进一步包括：用S₀表示蜂窝用户集，所述所述使D2D用户分配到得频谱资源总量最大化由