资源分配的方法及装置与流程

本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种优化能量效率的方法及装置。

背景技术：

随着智能手机和可穿戴设备的迅速普及，无线网络的频谱效率和能量效率都亟待提升。与此同时，以bs(basestation，基站)为中心的现有无线网络架构致使bs承受了太多的网络负载。d2d(device-to-device，终端直通)技术，允许相邻ue(userequipment，用户)不通过bs直接传输数据，可以将网络负载从bs侧转移到ue侧，利用ue之间良好的信道特性，可以显著提高系统的频谱效率和能量效率，因而获得了长足的发展，被认为是5g移动网络中的关键技术之一。然而在蜂窝网络中引入due(d2due，d2d用户)，必将导致更加复杂的电磁环境，甚至严重破坏系统性能。因此，设计合理有效的干扰管理方案显得尤为重要。

截止到目前为止，国内外研究机构已经开展了大量的研究，然而大部分工作集中于提高系统的整体吞吐量，或保证cue(cellularue，蜂窝用户)的服务质量，只有小部分工作致力于优化due的能量效率。而在后者中，现有算法或者计算复杂度过高，或者最终性能提升不明显，仍然存在进一步改进的空间。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的资源分配的方法及装置。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种资源分配的方法，包括：获取待分配资源的d2d对以及当前可复用的频谱；针对待分配资源的d2d对遍历复用所述当前可复用的频谱，联合每个频谱中的cue，获取每个频谱中d2d对可实现的最大能量效率值；根据每个频谱对应的最大能量效率值，为所述待分配资源的d2d对分配可复用的频谱。

进一步的，所述联合每个频谱中的cue，获取每个频谱中d2d对可实现的最大能量效率值，包括：根据cue的最小传输速率设置cue的发射功率；获取第一能量效率值，根据所述第一能量效率值、所述cue的发射功率、d2d对之间的信道增益以及d2d接收端与cue之间的信道增益获取第一发射功率，所述第一发射功率为所述d2d发射端的发射功率；根据所述第一发射功率以及cue的发射功率获取当前的能量效率值；根据所述第一能量效率值以及所述当前的能量效率值确定所述当前的能量效率值是否为最大能量效率值；若所述当前的能量效率值不是最大能量效率值，将所述当前的能量效率值作为新的第一能量效率值进行更新直到所述当前的能量效率值为最大的能量效率值。

进一步的，所述根据所述第一发射功率以及cue的发射功率获取当前的能量效率值，包括：根据所述第一发射功率、所述cue的发射功率、d2d对之间的信道增益以及d2d接收端与cue之间的信道增益生成d2d的传输速率；根据所述d2d的传输速率、固有电路损耗、第一发射功率以及d2d对能量转化效率生成当前的能量效率值。

进一步的，所述获取待分配资源的终端直通d2d对以及当前可复用的频谱，包括：获取当前未分配资源的d2d对中优先权最高的d2d对作为待分配资源的d2d对；获取当前可复用的频谱，所述可复用频谱中未接入d2d对。

进一步的，所述根据每个频谱对应的最大能量效率值，为所述待分配资源的d2d对分配可复用的频谱，包括：获取每个频谱对应的最大能量效率值，从中选取最大能量效率值最大的频谱；将最大能量效率值最大的频谱分配给所述待分配资源的d2d对并将该频谱从所述当前可复用的频谱中删除。

本发明实施例还公开了一种资源分配的装置，包括：

获取单元，用于获取待分配资源的终端直通d2d对以及当前可复用的频谱；

处理单元，用于针对所述获取单元获取的待分配资源的d2d对遍历复用所述获取单元获取的当前可复用的频谱，联合每个频谱中的cue，获取每个频谱中d2d对可实现的最大能量效率值；

分配单元，用于根据所述处理单元得到的每个频谱对应的最大能量效率值，为所述待分配资源的d2d对分配可复用的频谱。

进一步的，所述处理单元，包括：

设置模块，用于根据cue的最小传输速率设置cue的发射功率；

第一执行模块，用于获取第一能量效率值，根据所述第一能量效率值、所述cue的发射功率、d2d对之间的信道增益以及d2d接收端与cue之间的信道增益获取第一发射功率，所述第一发射功率为所述d2d发射端的发射功率；

第二执行模块，用于根据所述第一发射功率以及cue的发射功率获取当前的能量效率值；

确定模块，用于根据所述第一能量效率值以及所述当前的能量效率值确定所述当前的能量效率值是否为最大能量效率值；

第三执行模块，用于若所述当前的能量效率值不是最大能量效率值，将所述当前的能量效率值作为新的第一能量效率值进行更新直到所述当前的能量效率值为最大的能量效率值。

进一步的，所述第二执行模块，包括：

第一生成子模块，用于根据所述第一发射功率、所述cue的发射功率、d2d对之间的信道增益以及d2d接收端与cue之间的信道增益生成d2d的传输速率；

第二生成子模块，用于根据所述d2d的传输速率、固有电路损耗、第一发射功率以及d2d对能量转化效率生成当前的能量效率值。

进一步的，所述获取单元，包括：

第一获取模块，用于获取当前未分配资源的d2d对中优先权最高的d2d对作为待分配资源的d2d对；

第二获取模块，用于获取当前可复用的频谱，所述可复用频谱中未接入d2d对。

进一步的，所述分配单元，包括：

选取模块，用于获取每个频谱对应的最大能量效率值，从中选取最大能量效率值最大的频谱；

第四执行模块，用于将最大能量效率值最大的频谱分配给所述待分配资源的d2d对并将该频谱从所述当前可复用的频谱中删除。

本发明实施例包括以下优点：

在本发明实施例中，对待分配资源的d2d对遍历复用所述当前可复用的频谱，联合每个频谱中的cue，获取任一频谱中d2d对可实现的最大能量效率值；根据每个频谱对应的最大能量效率值，为所述待分配资源的d2d对分配可复用的频谱。在保证cue服务质量的基础上，借助串行干扰消除技术，可以提升due的能量效率的上限。

附图说明

图1是本发明的一种资源分配的方法的步骤流程图；

图2是图1所示方法中步骤102的步骤流程图；

图3是本发明的一种资源分配的方法适用的系统模型；

图4是本发明的一种资源分配的方法的步骤流程图；

图5是图4所示方法步骤中使用联合功率控制的步骤流程图；

图6是本发明的一种资源分配的装置实施例的结构框图；

图7是图6所示的结构中处理单元的结构框图；

图8是图7所示的结构中第二执行模块的结构框图；

图9是图6所示的结构中获取单元的结构框图；

图10是图6所示的结构中分配单元的结构框图；

图11是本发明的一种基站的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本发明的一种资源分配的方法的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤101、获取待分配资源的终端直通d2d对以及当前可复用的频谱。

在本实施例中，优选的，获取所有需要分配资源的d2d对，降序排列并标记d2d对，使其满足其中表示d2d对的索引集，dj表示(dj，第j个d2d对)的优先权。而待分配资源的d2d对优选索引集中优先权最高的d2d对。具体的，在本实施例中，初始化时，获取到nd对d2d对，优先权最高的d2d对标记为d1，获取其可复用频谱候选集。值得说明的是，每个可复用频谱候选集中的频谱中均接入有一cue，且仅接有cue而未接入d2d对。

具体的，所述获取待分配资源的终端直通d2d对以及当前可复用的频谱，可以包括：获取当前未分配资源的d2d对中优先权最高的d2d对作为待分配资源的d2d对；获取当前可复用的频谱，所述可复用频谱中未接入d2d对。

在本实施例中，优先权可以是预先设置的，也可以是根据d2d对能量效率的实际需求生成对应的优先权，在本实施例中不做限定。

步骤102、针对待分配资源的d2d对遍历复用所述当前可复用的频谱，联合每个频谱中的cue，获取每个频谱中d2d对可实现的最大能量效率值。

在本实施例中，使用基于bisection-search和dinkelbach的方法对cue和d2d进行联合功率控制，最终最大化d2d链路的能量效率。

举例来说，在本实施例中，定义cue(ci)，due(dj)的发射功率分别为和定义dj的最大传输速率为ci的最小传输速率为令η≤1表示d2d对的能量转化效率，pcir表示due的固有电路损耗，ui，j表示dj的能量效率。初始化参数n＝0，∈＝10^-5。可以证明公式是一个关于的凸函数。因此，使用bisection-search方法，可以快速得到d2d发送端的最优发射功率为

受dinkelbach方法的启发，在迭代过程中，可以设置加速收敛。迭代过程继续，设置n＝n+1。判断条件是否成立。如果成立，结束功率控制过程，否则，重复执行上述步骤直到判断条件成立。

在上述举例中，令dj遍历复用其候选集中频谱i，定义表示频谱i对应的cue，对(ci，dj)进行联合功率控制，然后通过对比得到dj所能实现的最大能量效率和其对应的频谱i^*。

步骤103、根据每个频谱对应的最大能量效率值，为所述待分配资源的d2d对分配可复用的频谱。

进一步的，为了避免单个cue和多个d2d对复用相同频谱，基于步骤102的具体举例，更新dj+1的频谱候选集为设置j＝j+1。判断条件是否成立。如果成立，结束资源分配过程，否则，重复执行资源分配的步骤直到对所有d2d对完成资源分配。

在本发明实施例中，对待分配资源的d2d对遍历复用所述当前可复用的频谱，联合每个频谱中的cue，获取每个频谱中d2d对可实现的最大能量效率值；根据每个频谱对应的最大能量效率值，为所述待分配资源的d2d对分配可复用的频谱。在保证cue服务质量的基础上，借助串行干扰消除技术，可以提升due的能量效率的上限。

参照图2，示出了本发明的一种资源分配的方法实施例1的步骤102的流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤201、根据cue的最小传输速率设置cue的发射功率。

在本实施例中，由于d2d对的能量效率随cue发射功率的增大而减小。最大化d2d对的能量效率意味着尽可能减小cue发射功率。此外，为了保证cue的最小传输速率，需要基于cue的最小传输速率设置cue发射功率。

具体的，根据基站执行sic(successiveinterferencecancellation，串行干扰消除)技术的条件以及基站执行sud(singleuserdetection，单用户检测)条件来设定cue的最小发射功率。

步骤202、获取第一能量效率值，根据所述第一能量效率值、所述cue的发射功率、d2d对之间的信道增益以及d2d接收端与cue之间的信道增益获取第一发射功率。

其中，所述第一发射功率为所述d2d发射端的发射功率。

在本实施例中，所述第一能量效率值可以是预先设置的常数值，也可以是循环执行时，上一次循环步骤得到的当前的能量效率值。

步骤203、根据所述第一发射功率以及cue的发射功率获取当前的能量效率值。

具体的，在本发明一实施例中，所述步骤203可以包括：根据所述第一发射功率、所述cue的发射功率、d2d对之间的信道增益以及d2d接收端与cue之间的信道增益生成d2d发射端的传输速率；根据所述d2d发射端的传输速率、固有电路损耗、第一发射功率以及d2d对能量转化效率生成当前的能量效率值。

步骤204、根据所述第一能量效率值以及所述当前的能量效率值确定所述当前的能量效率值是否为最大能量效率值。

步骤205、若所述当前的能量效率值不是最大能量效率值，将所述当前的能量效率值作为新的第一能量效率值进行更新直到所述当前的能量效率值为最大的能量效率值。

步骤206、若所述当前的能量效率值为最大能量效率值，将所述最大能量效率值作为对应频谱的最优能量效率。

在本发明实施例中，对待分配资源的d2d对遍历复用所述当前可复用的频谱，联合每个频谱中的cue，获取每个频谱中d2d对可实现的最大能量效率值；根据每个频谱对应的最大能量效率值，为所述待分配资源的d2d对分配可复用的频谱，在保证蜂窝用户服务质量的基础上，借助串行干扰消除技术，可以提升due的能量效率的上限。

为了使得本领域技术人员更好的理解本发明实施例提供的一种资源分配的方法，在本发明又一实施例中以实际应用场景的形式对其进行详细的说明。

本实施例适用系统模型如图3所示，其中d2d对可复用蜂窝网络上行频谱，cue所使用的无线资源彼此正交，单个无线频谱最多只能被一个d2d对和一个cue复用，且一个d2d对只能复用一个cue的频谱资源。bs可以执行sic过程，gi，b，gj，j，gj，b，gi，j分别表示ci与bs，dj，dj发射端与bs，ci与dj接收端之间的信道增益。在本示例中，如图4和5所示的资源分配的方法的具体步骤如下所示：

1、在资源分配过程中，考虑到不同due对于能量效率存在不同的要求，本实施例首先引入优先权概念。

2、降序排列并标记d2d对，使其满足其中表示d2d对的索引集，dj表示dj的优先权。

3、初始化d1的可复用频谱候选集令j＝1。

4、令dj遍历复用其候选集中频谱i，并且对(ci，dj)进行联合功率控制。

5、在功率控制过程，本实施例提出使用基于bisection-search和dinkelbach的方法对(ci，dj)进行联合功率控制，最终最大化dj的能量效率

其中

为dj的最大传输速率；

和分别为ci，dj的发射功率，其最大值分别为和

η≤1表示d2d对的能量转化效率；

pcir表示due的固有电路损耗；

n0为高斯噪声功率；

γ为sinr(signal-to-interference-plus-noiseratio，信干噪比)缺口。

6、值得说明的是，从ui，j的表达式可以看处，d2d的能量效率随的增大而减小。最大化ui，j意味着尽可能减小此外，为了保证ci的最小传输速率设置

其中为基站执行sic的条件；

相反，则表示基站执行sud的条件，即

在本示例中，当时，基站可以首先消除d2d发射用户所造成的干扰，然后检测cue的传输信号，此时cue的传输速率可以直接表示为

否则cue的传输速率表示为

受最小传输速率和最大发射功率的共同限制，的可行域在基站执行sic和sud条件下可以分别表示为：

7、设置参数n＝0，∈＝10^-5。

8、首先将dj的能量效率最大化问题转换为形式定义在迭代过程中为

可以证明是关于功率的凸函数，即其一阶导数是关于的单调减函数。使用bisection-search方法可以求解d2d最优发射功率

其中在公式中，

为的因变量。

9、然后，受dinkelbach方法的启发，在迭代过程中设置加速收敛到最优能量效率

10、继续迭代过程，设置n＝n+1，判断条件是否成立。如果成立进行下一步骤，否则，重复执行步骤5到步骤10。

11、遍历得到dj所对应的所有能量效率然后通过对比，确定dj所能实现的最大能量效率和其对应的频谱i^*。

12、为了避免单个蜂窝用户和多个d2d对复用相同频谱，设置的频谱候选集为

13、设置j＝j+1，判断条件是否成立。如果成立，结束该能量效率优化方法，否则，重复执行步骤4到步骤13。

参照图6，示出了本发明的一种资源分配的装置实施例的结构框图，具体可以包括如下模块：

获取单元601，用于获取待分配资源的终端直通d2d对以及当前可复用的频谱；

处理单元602，用于针对所述获取单元获取的待分配资源的d2d对遍历复用所述获取单元获取的当前可复用的频谱，联合每个频谱中的cue，获取每个频谱中d2d对可实现的最大能量效率值；

分配单元603，用于根据所述处理单元得到的每个频谱对应的最大能量效率值，为所述待分配资源的d2d对分配可复用的频谱。

在一示例中，如图7所示，所述处理单元602，可以包括：

设置模块701，用于根据cue的最小传输速率设置cue的发射功率；

第一执行模块702，用于获取第一能量效率值，根据所述第一能量效率值、所述cue的发射功率、d2d对之间的信道增益以及d2d接收端与cue之间的信道增益获取第一发射功率，所述第一发射功率为所述d2d发射端的发射功率；

第二执行模块703，用于根据所述第一发射功率以及cue的发射功率获取当前的能量效率值；

确定模块704，用于根据所述第一能量效率值以及所述当前的能量效率值确定所述当前的能量效率值是否为最大能量效率值；

第三执行模块705，用于若所述当前的能量效率值不是最大能量效率值，将所述当前的能量效率值作为新的第一能量效率值进行更新直到所述当前的能量效率值为最大的能量效率值。

在一示例中，如图8所示，所述第二执行模块703，包括：

第一生成子模块801，用于根据所述第一发射功率、所述cue的发射功率、d2d对之间的信道增益以及d2d接收端与cue之间的信道增益生成d2d的传输速率；

第二生成子模块802，用于根据所述d2d的传输速率、固有电路损耗、第一发射功率以及d2d对能量转化效率生成当前的能量效率值。

在一示例中，如图9所示，所述获取单元，包括：

第一获取模块901，用于获取当前未分配资源的d2d对中优先权最高的d2d对作为待分配资源的d2d对；

第二获取模块902，用于获取当前可复用的频谱，所述可复用频谱中未接入d2d对。

在一示例中，如图10示，所述分配单元603，包括：

选取模块1001，用于获取每个频谱对应的最大能量效率值，从中选取最大能量效率值最大的频谱；

第四执行模块1002，用于将最大能量效率值最大的频谱分配给所述待分配资源的d2d对并将该频谱从所述当前可复用的频谱中删除。

图11是根据一示例性实施例示出的一种基站。示例中所述基站可以包括图6-10所示的分配资源的装置。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。