[发明专利]一种面向吞吐量的蜂窝网络D2D通信动态资源分配方法

说明书

本发明公开了一种面向吞吐量的蜂窝网络D2D通信动态资源分配方法，包括如下步骤：步骤1，判断新到达用户的类型；步骤2，根据用户类型，分别计算用户在各频谱资源块上的链路信干噪比和所能获得的吞吐量，为新到达的用户分配当前能够提供最大用户吞吐量的频谱资源块；步骤3，在完成频谱资源块的分配之后，为新到达的用户分配发送功率。本发明在保证蜂窝用户通信质量的前提下，能够有效提高蜂窝网络的总吞吐量。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是一种面向吞吐量的蜂窝网络D2D通信动态资源分配方法。

背景技术

随着移动设备的快速普及，越来越多的本地应用，如内容共享、交互游戏等，需要在邻近用户之间传输数据，需求量日益增长。同时，随着物联网应用的快速兴起，大量移动终端需要接入网络。这一切给蜂窝网络中的通信资源管理带来了很大的挑战。D2D通信是用户之间不通过基站而直接通信的一种新型通信方式。在蜂窝网络中引入D2D通信，能够有效提高网络的频谱利用率，缓解网络资源短缺的问题。同时，由于D2D通信的传输距离通常远小于蜂窝通信，它还具有提高能量效率、降低传输时延、减轻网络负载等优势。为了提高蜂窝网络的频谱利用率，D2D用户对通常采用共享模式。在共享模式中，D2D用户对复用蜂窝用户的频谱资源块，在这种情况下，两者之间的互相干扰无法避免。因此，如何在保证蜂窝用户通信质量的前提下有效缓解D2D链路与蜂窝链路之间的干扰成为D2D通信中的一个重要问题。针对这一问题，目前的解决方法主要包括功率控制、频谱分配等。在实际网络场景中，蜂窝用户和D2D用户对均动态到达和离开网络，链路之间的干扰也处于不断变化的过程中，因此有必要研究和设计在动态场景中的干扰控制算法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种面向吞吐量的蜂窝网络D2D通信动态资源分配方法，用于解决在单小区上行链路场景中因引入D2D通信导致的基站、蜂窝用户、D2D用户对三者之间的干扰问题，同时提高网络吞吐量。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种面向吞吐量的蜂窝网络D2D通信动态资源分配方法，包括如下步骤：

步骤1，判断新到达用户的类型，用户类型包括蜂窝用户和D2D用户对。

步骤2，为新到达用户分配频谱资源块；具体包括如下步骤：

步骤2.1，根据用户类型，分别计算用户在各频谱资源块上的链路信干噪比和所能获得的吞吐量；

步骤2.2，将用户在各频谱资源块上所能获得的吞吐量从大到小排序；为新到达的蜂窝用户或D2D用户对分配当前能够提供最大用户吞吐量的频谱资源块；对于蜂窝用户，若所能获得的吞吐量小于蜂窝用户的最小吞吐量要求，则拒绝该蜂窝用户接入网络；

步骤3，为新到达用户分配发送功率；

若新到达用户为蜂窝用户，则为其分配固定发送功率；

若新到达用户为D2D用户对，调用基于Q学习的功率控制算法为该D2D用户对分配发送功率，并动态调整共享同一频谱资源块的其他D2D用户对的发送功率，以最大化网络总吞吐量；所有可供D2D用户对选择的功率均无法满足占用同一频谱资源块的蜂窝用户的最小吞吐量要求，则拒绝该D2D用户对接入网络。

进一步的，步骤2.1中，根据用户类型，分别计算用户在各频谱资源块上的链路信干噪比和所能获得的吞吐量；具体为：

1)，若新到达用户类型为蜂窝用户，蜂窝用户在各频谱资源块上的链路信干噪比和所能获得的吞吐量计算过程如下：

蜂窝用户在各频谱资源块上的链路信干噪比计算公式为：