[发明专利]一种基于蜂窝网络的D2D通信资源分配方法

说明书

本发明公开了基于蜂窝网络的D2D通信资源分配算法，首先确认系统中的参数，如通信资源块数K、蜂窝用户数M、D2D对用户数N、D2D对用户的干扰阈值等，计算干扰矩阵I_N×M和I_M×N，然后循环遍历干扰矩阵I_N×M，找到该矩阵的最小干扰值挑选资源块k给蜂窝用户CUm和用户对D2Dn使用，把资源块k从集合K中剔除。将干扰矩阵I_N×M中的第n行和第m列的干扰值全部设置为∞，若未分配通信资源的蜂窝用户不为0时，将集合K中的资源块分配给这些蜂窝用户，直到通信集合K为空集，结束循环。本发明将D2D对用户中对蜂窝用户产生干扰较大的用户进行了舍弃，在最大程度上允许接入通信系统的D2D对数达到最多，同时显著降低了D2D对用户对蜂窝用户造成的干扰。

技术领域

本发明属于无线网络通信技术领域，具体涉及一种基于蜂窝网络的D2D通信资源分配方法。

背景技术

随着移动多媒体应用和相关业务的快速发展，频谱资源变得日益稀缺。在高清视频等媒体业务日益普及的今天，其大流量特性给运营商的核心网和频谱资源带来巨大压力。基于D2D(device-to-device，设备到设备)技术的本地媒体业务利用D2D通信的短距离通信的特点，可实现频谱资源的有效利用，获得资源空分复用的增益。D2D技术无需基站转接而直接实现数据交换和服务提供，可有效地减轻蜂窝用户的网络负担，降低移动终端功耗，提升传输效率，提高网络基础设施的健壮性。在蜂窝网络中引入D2D技术，会带来D2D通信链路建立、资源调度、实时性和可靠性以及干扰抑制问题。其中的干扰抑制问题是研究的难点和关键问题，Janis P，Ghazanfar Ali Safdar，Zhang Z等学者都针对D2D干扰抑制方面进行了研究。

干扰抑制的研究方向一般包含以下几点：1.模式选择、2.资源分配、3.功率控制、4.中继选择。Xu S,Wang H,Chen T.在发表的文章“Effective InterferenceCancellation Mechanisms for D2D Communication”中研究了在跨小区、多小区存在D2D通信链路的情况下，借助中继来改善通信链路的质量。Xu Y,Yin R,Han T等人发表的文章“Dynamic resource allocation for Device-to-Device communication underlayingcellular networks”中针对D2D用户与蜂窝用户复用信道资源的优先级提出一种启发式算法，动态地调整这两种用户复用信道资源的情况，有效地增加了允许D2D通信的用户对数量同时降低了D2D对蜂窝用户的干扰。Zulhasnine M等人在发表的文章“Efficient ResourceAllocation for Device-to-Device Communication Underlaying LTE Network”中提出了基于系统最大吞吐量的贪婪算法，从D2D通信用户复用蜂窝用户上、下行资源两方面提出优化策略，把D2D用户使用小区无线资源的分配问题总结为混合整数非线性规划问题。现有技术中，还有学者提出了用户在下行链路的模式选择方案，以降低用户之间的干扰，以及提出了联合模式选择和资源分配算法，该算法取得了通信系统的容量最大以及通信干扰最低的效果。还有从D2D用户和蜂窝用户发送功率方面进行算法研究，提出在不同场景下调节用户的发送功率来控制通信用户间的干扰的方案，以及从用户所处小区的地理位置进行研究，根据用户之间的干扰情况建立通信受限区域，在不同的区域内实行不同的通信策略，使得系统的整体通信质量得到提高。

但是上述文献存在的不足是没有考虑到在实际应用场景中，一个小区不可能只存在一个D2D对用户，而是随机地分布着若干对D2D用户，因此在保证通信质量的前提下，如何合理地分配通信资源，又允许D2D对通信的数目尽可能的多，并且控制D2D对用户对蜂窝用户的干扰最小是一个需要进一步研究的问题。

发明内容