[发明专利]一种复用上下行信道的D2D通信资源分配方法

说明书

本发明涉及一种复用上下行信道的D2D通信资源分配的方法，属于通信技术领域。本发明包括以下步骤：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；S4：利用匈牙利算法来求解上下行信道分配子问题；S5：确定移入免授权的D2D用户数目以及在免授权频段占据的时间比例。本发明能够有效利用频谱资源，将D2D通信引入到免授权频谱中，有利于缓解授权频谱资源不足和流量激增问题。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种复用上下行信道的D2D通信资源分配方法。

背景技术

D2D通信技术作为面向5G的关键候选技术之一而受到广泛关注，D2D通信是指用户设备之间不需要通过基站而直接进行数据传输。然而随着异构网络的大量部署，授权频谱变得十分拥塞，再将D2D通信部署在授权频段，无疑会增加网络压力。随着D2D业务及LTE-U技术的快速发展，将D2D通信部署到免授权频段也是未来通信发展的必然趋势。

目前部署在授权频段的D2D通信大多采用复用的通信模式，D2D用户可以来复用蜂窝用户的频谱资源。但当D2D用户复用蜂窝资源时，D2D用户会受到来自共享相同信道的蜂窝用户以及其他D2D用户对的干扰，同时蜂窝用户也会受到D2D用户的干扰。因此为了保证用户之间的正常通信，用户之间的干扰管理成为了一个重要研究的课题之一。而D2D用户的功率控制以及信道匹配有助于来减轻用户之间的干扰。当D2D通信部署在免授权信道时，会给免授权现存的WiFi用户带来干扰，可以采用LBT机制或者占空比的机制来实现两种不同系统的和谐共存。

现有研究中D2D用户大多部署在授权频段复用蜂窝用户的上行信道，没有考虑D2D用户复用蜂窝用户的下行信道以及将D2D部署在免授权。为了解决授权频谱不足以及干扰的问题，设计一种联合功率控制、上下行信道分配以及频段选择的D2D通信的资源分配方法有助于提高信道的频谱利用率，扩展通信系统的系统容量，为用户提供较好的服务质量，以提升用户体验。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种复用上下行信道的D2D通信资源分配方法，在保障各自用户的前提下最大化蜂窝以及D2D用户的吞吐量，同时将对蜂窝用户产生较大干扰的蜂窝用户引入到免授权频段与WiFi用户和谐共存，以解决授权频段资源不足以及干扰的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种复用上下行信道的D2D通信资源分配方法，包括以下步骤：

S1：建立以最大化蜂窝用户和D2D用户吞吐量为目标函数的系统模型；

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。

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；