[发明专利]一种复用上下行信道的D2D通信资源分配方法

权利要求书

1.一种复用上下行信道的D2D通信资源分配的方法，其特征在于：复用上下行信道的D2D通信资源分配的方法的具体步骤如下：

S1：建立以最大化蜂窝用户以及D2D用户为目标函数的系统模型；

S2：将目标问题解耦成3个子问题：功率控制、上下行信道匹配、模式选择；

S3：利用几何规划的方法求解功率分配子问题：功率分配可以转化为同一信道上最大化一个蜂窝用户以及一个D2D用户的吞吐量，以D2D用户复用蜂窝用户的上行信道为例：

利用几何规划的方法求解上述问题，分别得到D2D用户复用蜂窝用户的上下行信道时的功率；

S4：利用匈牙利算法求解上下行信道分配子问题：建立关于授权频段蜂窝用户以及D2D用户总体吞吐量R_k,m＝R_k+R_m容量为K*2M的矩阵，如下所示：

其中指的是D2D用户k复用蜂窝用户m的上行信道的总体吞吐量，指的是D2D用户k复用蜂窝用户m的下行信道的总体吞吐量，在获得吞吐量矩阵R后，利用经典的匈牙利算法得出最佳的上下行信道匹配；

S5：确定移入免授权的D2D用户数目以及在免授权占据的时间比例：在步骤S5中，计算将D2D用户k从授权频段移入免授权时吞吐量增益为：其中-ρ_kS_WiFi(n)是D2D用户k造成对WiFi系统的吞吐量损失，G_k,m是将D2D用户对m从授权移入到免授权的授权吞吐量损失；每个D2D用户在免授权的占空比可以由其需要确保的最小信噪比的限制来获得：；在保证WiFi系统的最小吞吐量的前提下，D2D用户能接入到免授权的最大占空比为：；为了最大化蜂窝以及D2D用户的吞吐量，需要将具有较大吞吐量增益H_m的D2D用户对移入免授权；当H_k为正时，表示将D2D用户对k在免授权相比于在授权频段有更小的干扰，当H_k为负时，表示将D2D用户对k在免授权有强烈的干扰，造成WiFi系统的性能下降；因此需要按序将正H_k，且其占空比不超过最大可接入占空比ρ_max的D2D用户移入免授权，直到没有正的H_k所对应的用户或者移入的用户已达到最大可接入占空比，模式选择过程结束。

2.根据权利要求1所述的一种复用上下行信道的D2D通信资源分配的方法，其特征在于：在步骤S1中，在该系统中，系统模型是以最大化蜂窝用户以及D2D用户为目标函数，同时满足各个用户的传输速率，考虑授权以及免授权频段功率、信道选择和模式选择限制，目标函数如下所示：

其中，其中x＝{x^u,x^d,x^un}为信道分配和模式选择矩阵，定义P＝{P_m,P_BS,P_k}为功率分配矩阵；分别表示的是D2D用户k复用蜂窝用户m的上行信道的信噪比、复用蜂窝用户m的下行信道的信噪比以及在免授权上的信噪比；是蜂窝用户分别在上行、下行的信噪比；ρ_k是D2D用户对k在免授权占据的时间比例；R^T、R_min分别表达的是免授权上WiFi用户以及D2D用户的吞吐量阈值。