[发明专利]一种基于多载波通信的D2D用户资源分配方法

摘要

本发明是一种基于多载波通信的D2D用户资源分配方法，具体步骤如下计算每个D2D用户在不同子载波上的信噪比，根据计算出的信噪比的值为每个用户分配一个子载波，使得每个用户在分得的子载波上信噪比最大，接着对余下的子载波按照权衡蜂窝用户的信噪比和D2D用户的信噪比进行分配，直到所有载波都被分配给用户，再利用次梯度法对拉格朗日因子进行迭代，分配每个子载波上D2D用户的发射功率，以保证蜂窝用户达到最低信噪比要求以及D2D用户系统容量最大化。该方法考虑在保证蜂窝用户最低信噪比要求的前提下，对D2D用户进行子载波分配，建立起以最大化D2D用户的系统容量为目标，以蜂窝用户的信噪比和D2D用户的发射功率为约束条件的优化函数，实现了对D2D用户的子载波分配和功率分配。

主权项

一种基于多载波通信的D2D用户资源分配方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)计算每个D2D用户在所有子载波上的信噪比：系统由蜂窝和D2D两种用户组成，D2D用户KD对，共享N个子载波，假设D2D用户的功率平均分配，计算子载波n上D2D用户k的信噪比SINRk,n，其中n＝1,2,...N；2)为每个D2D用户分配一个子载波：对D2D用户k，搜索所有可用子载波上该用户的信噪比，找出使得该用户信噪比最大的子载波将其分配给该用户，此时子载波被占用，将从可用子载波集合中剔除，继续为下一个用户分配载波，直到所有用户都被分配一个载波；3)分配余下的子载波，具体步骤如下：步骤1：对余下子载波n，搜索所有D2D用户在该载波上的信噪比，找出在该载波上信噪比最大的用户k*；步骤2：假设用户k*占用载波n，与k*共享载波n的蜂窝用户为i，计算在该载波上蜂窝用户i的信噪比判断该值是否大于蜂窝用户的信噪比阈值，如果大于那么载波n分配给用户k*，转向步骤1，否则执行步骤3；步骤3：搜索出在该载波上余下D2D用户中信噪比最大的用户k*，执行步骤2，如果搜索完所有用户，都不能满足计算出的蜂窝用户的信噪比大于阈值，执行步骤4；步骤4：计算每个D2D用户占用载波n时，共享该载波的蜂窝用户i的信噪比，搜索出用户k*，使得与k*共享时蜂窝用户i在该载波上的信噪比值最大，将载波n分配给用户k*，转向步骤1，直到分配完所有的子载波；4)构建以最大化D2D用户的系统容量为目标的优化函数：优化函数的目标函数约束条件为和其中Φk为用户k分配到的子载波集合，表示在子载波n上第k对D2D用户之间信道增益，表示在子载波n上基站到第k对D2D用户接收方之间的信道增益，表示在子载波n上基站到蜂窝用户i之间的信道增益，表示在子载波n上第k对D2D用户发送方到蜂窝用户i之间的信道增益，qk,n是子载波n上D2D用户k的发射功率，pi,n是子载波n上蜂窝用户i的发射功率，qtot是D2D用户总的发射功率，γth是蜂窝用户的信噪比阈值，N0是高斯白噪声；5)构建4)中优化函数的拉格朗日乘子式：其中λ和μn为拉格朗日乘子，对该拉格朗日乘子式进行求导，得出跟拉格朗日乘子有关的标准注水形式的功率闭合式；6)对每个子载波上的用户进行功率迭代，具体步骤如下：步骤1：设定拉格朗日乘子λ和μn的初始值λ0和令λl＝λ0，步骤2：利用次梯度法迭代更新拉格朗日乘子和其中sl，为迭代步长，根据5)中得出的闭合式计算当前功率的值qk,n；步骤3：判断是否满足条件|λl+1‑λl|＜ε和其中ε是一个取值很小的正数； 如果满足条件，那么qk,n即为分配的功率值，若不满足则转向步骤2，直到满足判断条件为止，此时的功率值即为所要分配的功率。