蜂窝网络下的联合功率控制的d2d通信资源分配方法
【专利摘要】本发明涉及移动通信蜂窝网络，尤其涉及蜂窝网络下联合功率控制的D2D通信资源分配方法。本发明根据D2D用户复用蜂窝用户资源时对基站造成的干扰与基站允许的干扰临界值的比较结果进行分组，分为：不能复用系统内蜂窝用户资源组；能复用系统内任一蜂窝用户资源组和只能复用系统内特定蜂窝用户资源组。按照分组结果进行信道分配。在只能复用系统内特定蜂窝用户资源组内采用循环搜索最小功率值的方法，对该组内的D2D用户在特定蜂窝用户资源上进行平均分配。与传统的一对D2D复用蜂窝用户资源的方法相比，本发明提高了系统容量，同时最小化了系统中D2D通信的总发射功率，频谱利用率得到提高。
【专利说明】蜂窝网络下的联合功率控制的D2D通信资源分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及移动通信蜂窝网络，尤其涉及蜂窝网络下联合功率控制的D2D通信资 源分配方法。
【背景技术】
[0002] 为了增加系统的频谱利用效率、减轻基站的负荷、降低终端和基站的发射功率、提 升整体吞吐量，第三代合作伙伴项目（the 3rd Generation Partnership Project，3GPP) 提议将终端直联（Device-to-Device communication, D2D)通信作为底层网络应用到高级 国际移动通信（International Mobile Telecommunications-Advanced, IMT-Advanced)蜂 窝网络中。D2D通信是一种在蜂窝系统的控制下，允许终端之间通过复用小区内资源直接进 行通信的新型技术，由于D2D用户与蜂窝用户共享资源，必定会存在相互干扰。目前很多研 究集中在资源分配上，用来协调D2D通信与蜂窝通信之间的干扰。
[0003] 但是，这些研究的前提都是一对D2D共用一个蜂窝用户的资源或者一对D2D共用 多个蜂窝用户的资源。当多对D2D用户争抢某一个蜂窝用户资源时，只有其中一对能接入 系统，而其他的D2D用户不能接入系统。
【发明内容】
[0004] 本发明为了解决现有技术中存在的不足，提供了一种在蜂窝网络下的联合功率控 制的D2D通信资源分配方法，允许多对D2D共用一个蜂窝用户资源。
[0005] 本发明的基本思想是根据D2D用户复用蜂窝用户资源时对基站造成的干扰与基 站允许的干扰临界值的比较结果进行分组，分为：不能复用系统内蜂窝用户资源组；能复 用系统内任一蜂窝用户资源组和只能复用系统内特定蜂窝用户资源组。按照分组结果进行 信道分配。在只能复用系统内特定蜂窝用户资源组内采用循环搜索最小功率值的方法，对 该组内的D2D用户在特定蜂窝用户资源上进行平均分配。
[0006] 具体步骤如下：
[0007] S1、将系统中所有的D2D发射端的最小发射功率构建成一个最小发送功率矩阵， 记作Mmin ;
[0008] S2、将系统中所有的D2D发射端的最大发射功率构建一个最大发送功率矩阵，记 作 Mmax ;
[0009] S3、比较Sl所述Mmin的行和S2所述Mmax的行并进行分组，具体为：
[0010] a、当Mmin中存在一行h，所述h中的元素均大于Mmax中对应行的任意元素，则所述 h对应的D2D对不能复用蜂窝网用户的资源，须使用专用信道进行通信，将所述h划分为第 一组；
[0011] b、当Mmin中存在一行g，所述g中的元素均小于Mmax中对应行的任意元素，则所述 g对应的D2D对复用任一蜂窝网用户的资源，将所述g划分为第二组；
[0012] c、当Mmin中存在一行j，所述j中的部分元素小于Mmax中对应行中对应位置的元 素，当Mmin中存在一行1，所述1中的部分元素大于Mmax中对应行中对应位置的元素，则所述 j和所述1复用特定蜂窝用户资源，将所述j和所述1划分为第三组；
[0013] S4、进行信道分配,具体为：
[0014] S41、为第三组分配，遵循分配原则为：用循环搜索最小功率对争抢同一蜂窝用户 资源的D2D对进行功率调整，对调整后满足条件的D2D对按照发射功率最小化的原则进行 信道分配，所述条件为D2D对通信的最小信干噪比和D2D对对基站的叠加干扰小于基站干 扰门限值；
[0015] S42、为第二组分配，遵循分配原则为：按发射功率最小化的原则进行信道分配；
[0016] S43、为第一组分配专用信道，遵循分配原则为：发射功率越小越先进行分配。
[0017] 进一步地，S41所述循环搜索最小功率的方法具体为：
[0018] 步骤I、将矩阵Mmin中与第三组对应的行组成的集合记作W ;
[0019] 步骤II、在步骤I所述W中搜索D2D发射端最小发射功率的最小发射功率值，标记 所述最小发射功率值在矩阵M niin中所在的行和列；
[0020] 步骤III、在步骤I所述集合W中删除步骤II所述的被标记的行和列，得到更新的 集合W '；
[0021] 步骤IV、在步骤III所述集合W '中重复步骤II和步骤III进行循环搜索最小功率，直 到获取K3个D2D发射端最小发射功率值，所述K 3为第三组的D2D对数；
[0022] 步骤V、若步骤IV所述的K3个D2D发射端最小发射功率值均小于各自对应发射端 的最大发射功率值，则停止搜索；
[0023] 步骤VI、若步骤IV所述的K3个D2D发射端最小发射功率值中存在X个大于各自对 应发射端的最大发射功率值，则对这X对D2D继续采用循环搜索最小功率的方法搜索，直至 得到这X个D2D发射端最小发射功率值均小于各自对应发射端的最大发射功率值，其中， 0 彡 X < k3。
[0024] 本发明的有益效果是：
[0025] 在保证蜂窝用户正常通信的前提下让争抢同一蜂窝用户资源的D2D对共享所述 蜂窝用户资源。
[0026] 本发明在只能复用系统内特定蜂窝用户资源组内采用循环搜索最小功率值的方 法，对特定蜂窝用户资源进行平均分配，允许多对D2D共享同一蜂窝用户的资源的同时又 尽量避免了很多对D2D复用同一蜂窝用户资源。
[0027] 与传统的一对D2D复用蜂窝用户资源的方法相比，本发明提高了系统容量，同时 最小化了系统中D2D通信的总发射功率，频谱利用率得到提高。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合实施例，详细说明本发明的技术方案。
[0029] 假设一个蜂窝系统内有一个基站，N个蜂窝用户的上行信道，M个专用信道，K对 D2D用户。所述基站感知的干扰门限为I。，D2D链路的有效通信所需的最小信干噪比SINR 为V
[0030] 构建一个最小发送功率矩阵Mmin，具体如下：
[0031] 根据公式
【权利要求】
1. 蜂窝网络下的联合功率控制的D2D通信资源分配方法，其特征在于，包括如下步 骤： 51、 将系统中所有的D2D发射端的最小发射功率构建成一个最小发送功率矩阵，记作 Mmin ； 52、 将系统中所有的D2D发射端的最大发射功率构建一个最大发送功率矩阵，记作 Mmax ; 53、 比较S1所述Mmin的行和S2所述M_的行并进行分组，具体为： a、 当Mmin中存在一行h，所述h中的元素均大于M_中对应行的任意元素，则所述h对应 的D2D对不能复用蜂窝网用户的资源，须使用专用信道进行通信，将所述h划分为第一组； b、 当Mmin中存在一行g，所述g中的元素均小于M_中对应行的任意元素，则所述g对 应的D2D对复用任一蜂窝网用户的资源，将所述g划分为第二组； 〇、当Mmin中存在一行j，所述j中的部分元素小于M_中对应行中对应位置的元素，当 Mmin中存在一行1，所述1中的部分元素大于M_中对应行中对应位置的元素，则所述j和所 述1复用特定蜂窝用户资源，将所述j和所述1划分为第三组； 54、 进行信道分配，具体为： 541、 为第三组分配，遵循分配原则为：用循环搜索最小功率对争抢同一蜂窝用户资源 的D2D对进行功率调整，对调整后满足条件的D2D对按照发射功率最小化的原则进行信道 分配，所述条件为D2D对通信的最小信干噪比和D2D对对基站的叠加干扰小于基站干扰门 限值； 542、 为第二组分配，遵循分配原则为：按发射功率最小化的原则进行信道分配； 543、 为第一组分配专用信道，遵循分配原则为：发射功率越小越先进行分配。
2. 根据权利要求1所述蜂窝网络下的联合功率控制的D2D通信资源分配方法，其特征 在于，S41所述循环搜索最小功率的方法具体为： 步骤I、将矩阵lin中与第三组对应的行组成的集合记作W ; 步骤II、在步骤I所述W中搜索D2D发射端最小发射功率的最小发射功率值，标记所述 最小发射功率值在矩阵]?_中所在的行和列； 步骤III、在步骤I所述集合W中删除步骤II所述的被标记的行和列，得到更新的集合 W ^ ； 步骤IV、在步骤III所述集合W '中重复步骤II和步骤III进行循环搜索最小功率，直到获 取K3个D2D发射端最小发射功率值，所述K3为第三组的D2D对数； 步骤V、若步骤IV所述的K3个D2D发射端最小发射功率值均小于各自对应发射端的最 大发射功率值，则停止搜索； 步骤VI、若步骤IV所述的K3个D2D发射端最小发射功率值中存在X个大于各自对应发 射端的最大发射功率值，则对这X对D2D继续采用循环搜索最小功率的方法搜索，直至得到 这X个D2D发射端最小发射功率值均小于各自对应发射端的最大发射功率值，其中，0< X 〈k3。
【文档编号】H04W72/04GK104333910SQ201410610097
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月3日 优先权日:2014年11月3日
【发明者】李栩龙, 陈劼, 李少谦 申请人:电子科技大学