一种设备到设备通信中的资源分配方法及装置与流程

1.本技术涉及通信技术领域，尤其涉及一种设备到设备通信中的资源分配方法及装置。


背景技术：

2.设备到设备(device-to-device，d2d)通信是终端之间不通过基站转发而直接进行数据交互的通信技术。随着通信技术的不断发展，在第五代移动通信(the 5th generation system，5g)网络逐渐引入了d2d通信。在d2d通信对应的通信系统中除了d2d中的直通终端，还包括蜂窝终端。直通终端可复用蜂窝终端的通信资源实现与其他直通终端之间的通信。
3.目前，存在两种资源分配的方式，一种是随机资源分配方法(random resource allocation algorithm-none power control，ra-npc)，该方法的主要思路为不对直通终端对进行分组，直通终端对随机复用任一的蜂窝终端的蜂窝资源。随机资源分配方法由于并未考虑通信系统中的干扰问题。另一种是传统资源分配方法(traditional group resource allocation algorithm-none power control，tgr-npc)，该方法的主要思路是将属性相同的直通终端对划分到一个分组，并采用属性相同的蜂窝终端为该分组提供资源。该方法利用分组能够降低通信系统的通信干扰，但直通终端与蜂窝终端之间依旧会产生同频干扰，直通终端之间也存在同频干扰。由此可见，目前两种方法中，通信系统的通信干扰依旧较大。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种设备到设备通信中的资源分配方法及装置，用于降低通信系统中的通信干扰。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种设备到设备通信中的资源分配方法，包括：获得多个直通终端对所对应的多个第一分组中心，其中一个第一分组中心为所述多个直通终端对的至少一个直通终端对的分组中心；对所述多个第一分组中心执行至少一次更新迭代操作，其中一次迭代操作包括：确定所述多个直通终端对中的每个直通终端对与所述多个第一分组中心中的每个第一分组中心之间的第一归属度，所述第一归属度与一个直通终端对与一个第一分组中心之间的第一特征差异反相关，以及基于确定出的第一归属度，最小化价值函数，更新所述多个第一分组中心，获得多个第二分组中心，所述价值函数与一个直通终端对与一个第一分组中心之间的第一特征差异反相关；若所述多个第二分组中心满足预设条件，则基于所述多个第二分组中心，确定所述多个直通终端对各自对应的分组，获得至少一个分组。
6.在本技术实施例中，在对多个直通终端对进行分组的过程中，尽量选择与直通终端对特征差异更大的分组中心，提供了一种分组的机制，相当于拉开了直通终端对与分组中心之间的特征差异，这样可降低直通终端对与分组中心之间的通信干扰。并且，由于一个
分组内的多个直通终端对与分组中心的特征差异更大，也就表示一个分组内的多个直通终端对之间的特征差异更大的可能性更大，这样有利于降低一个分组内的多个直通终端对之间的通信干扰。
7.在一种可能的实施方式中，获得所述多个直通终端对所对应的多个第一分组中心，包括：确定所述多个直通终端对中的每两个直通终端对之间的第二特征差异；根据确定出的第二特征差异，对所述多个直通终端对进行多轮迭代分组，其中一轮迭代分组包括：将最小的第二特征差异所对应的两个直通终端对之间的中心作为上一轮迭代分组的分组中心，并将所述多个直通终端对确定为上一轮迭代分组的直通终端对；从所述上一轮迭代分组的直通终端对中，确定出与所述上一轮迭代分组的分组中心的第一特征差异大于阈值的至少一个直通终端对，并将所述至少一个直通终端对作为本轮迭代分组的直通终端对；将所述本轮迭代分组的直通终端对中的第二特征差异最小的两个直通终端对的中心确定为本轮迭代分组的分组中心；直到无法确定出迭代分组的直通终端对，则停止迭代分组，并将每轮迭代分组确定出的分组中心确定为所述多个第一分组中心。
8.在该实施方式中，提供了一种确定多个直通终端对的初始分组中心的方式，该方式利用全局分层搜索法，确定初始分组中心，尽量在多个可行域内轮询选取分组中心，有效避免了选取局部最优分组中心的情况，从而提高对多个直通终端对进行分组的准确性。
9.在一种可能的实施方式中，确定所述多个直通终端对中的每个直通终端对与所述多个第一分组中心中的每个第一分组中心之间的第一归属度，包括：分别确定所述多个直通终端对中的一个直通终端与所述多个第一分组中心中的一个第一分组中心之间的第一归属度：确定所述一个直通终端与所述一个第一分组中心之间的第一特征差异；确定所述多个第一分组中心中的每两个第一分组中心之间的第三特征差异；基于所述第一归属度与确定出的多个第三特征差异，获得所述一个直通终端与所述一个第一分组中心之间的第一归属度。
10.在该实施方式中，提供了一种计算第一归属度的方式，第一归属度不仅与一个直通终端与一个第一分组中心之间的特征差异反相关，还与多个第一分组中心中的每两个第一分组中心之间的特征差异正相关，这样有利于为直通终端确定出特征差异更大的分组中心，且有利于提高多个分组中心之间的离散度。
11.在一种可能的实施方式中，基于确定出的第一归属度，最小化价值函数，更新所述多个直通终端对中的至少一个直通终端对所对应的分组中心，获得多个第二分组中心，包括：将确定出的第一归属度代入分组中心更新函数，获得所述多个第二分组中心，其中，所述分组中心更新函数是设定所述价值函数相对于一个第一分组中心的导数为零，并代入归属度求解函数之后获得的，其中，所述价值函数还与每两个第一分组中心之间的第三特征差异反相关，并且与一个归属度反相关，所述归属度求解函数为确定第一归属度的函数。
12.在该实施方式中，提供了一种确定分组中心更新函数的推导方式，且在最小化价值函数的基础上，更新分组中心，有利于为直通终端对确定特征差异更大的分组中心。
13.在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：确定所述多个第二分组中心中的每两个第二分组中心之间的第四特征差异，并确定多个第四特征差异之和；若确定出的多个第四特征差异之和小于或等于预设阈值，则确定所述多个第二分组中心满足所述预设条件。
14.在该实施方式中，预设条件例如为多个第二分组中心中的每两个第二分组中心之间的特征差异之和小于或等于预设阈值，这样可避免确定出的多个分组中心离散度过大，有利于提高确定分组中心的准确性。
15.在一种可能的实施方式中，基于所述多个第二分组中心，确定所述多个直通终端对各自对应的分组，获得至少一个分组，包括：确定所述多个直通终端对中的每个直通终端对与所述多个第二分组中心中的每个第二分组中心之间的第二归属度；将最小的第二归属度的第二分组中心相同的直通终端对确定为属于同个分组，以获得所述至少一个分组。
16.在该实施方式中，可以根据直通终端对与第二分组中心之间的归属度，基于确定出的归属度，确定直通终端对所属的分组中心，从而实现对直通终端对的分组，选择归属度最小的分组中心作为直通终端对的分组，有利于选择特征差异更大的分组中心，有利于减少一个分组之间的直通终端对之间的通信干扰。
17.在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：在约束条件下，最大化每个分组对应的基站的信干燥比，确定每个直通终端组对应的蜂窝终端。
18.在该实施方式中，基于信干燥比最大化，为分组寻找最优蜂窝终端，有利于提升分组间的通信质量。
19.在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：若目标直通终端对中的接收端的信干燥比大于或等于第一信干燥比，则减少所述目标直通终端对中的发送端的初始发送功率，所述目标直通终端对为所述至少一个分组中的任一分组中的任一直通终端对；若所述目标直通终端对中的接收端的信干燥比小于或等于第二信干燥比，则提高所述目标直通终端对中的发送端的初始发送功率，其中，所述第二信干燥比小于所述第一信干燥比。
20.在该实施方式中，根据目标直通终端对中的接收端的信干燥比调整目标直通终端对中的发送端的初始发送功率，有利于提高标直通终端对的通信质量。
21.第二方面，本技术实施例提供了一种设备到设备通信中的资源分配装置，包括：获得模块，用于获得多个直通终端对所对应的多个第一分组中心，其中一个第一分组中心为所述多个直通终端对的至少一个直通终端对的分组中心；更新模块，用于对所述多个第一分组中心执行至少一次更新迭代操作，其中一次迭代操作包括：确定所述多个直通终端对中的每个直通终端对与所述多个第一分组中心中的每个第一分组中心之间的第一归属度，所述第一归属度与一个直通终端对与一个第一分组中心之间的第一特征差异反相关，以及基于确定出的第一归属度，最小化价值函数，更新所述多个第一分组中心，获得多个第二分组中心，所述价值函数与一个直通终端对与一个第一分组中心之间的第一特征差异反相关；确定模块，用于若所述多个第二分组中心满足预设条件，则基于所述多个第二分组中心，确定所述多个直通终端对各自对应的分组，获得至少一个分组。
22.在一种可能的实施方式中，所述获得模块具体用于：确定所述多个直通终端对中的每两个直通终端对之间的第二特征差异；根据确定出的第二特征差异，对所述多个直通终端对进行多轮迭代分组，其中一轮迭代分组包括：将最小的第二特征差异所对应的两个直通终端对之间的中心作为上一轮迭代分组的分组中心，并将所述多个直通终端对确定为上一轮迭代分组的直通终端对，以及从所述上一轮迭代分组的直通终端对中，确定出与所述上一轮迭代分组的分组中心的第一特征差异大于阈值的至少一个直通终端对，并将所述至少一个直通终端对作为本轮迭代分组的直通终端对，以及将所述本轮迭代分组的直通终
端对中的第二特征差异最小的两个直通终端对的中心确定为本轮迭代分组的分组中心；直到无法确定出迭代分组的直通终端对，则停止迭代分组，并将每轮迭代分组确定出的分组中心确定为所述多个第一分组中心。
23.在一种可能的实施方式中，所述更新模块具体用于：分别确定所述多个直通终端对中的一个直通终端与所述多个第一分组中心中的一个第一分组中心之间的第一归属度：确定所述一个直通终端与所述一个第一分组中心之间的第一特征差异；确定所述多个第一分组中心中的每两个第一分组中心之间的第三特征差异；基于所述第一归属度与确定出的多个第三特征差异，获得所述一个直通终端与所述一个第一分组中心之间的第一归属度。
24.在一种可能的实施方式中，所述更新模块具体用于：将确定出的第一归属度代入分组中心更新函数，获得所述多个第二分组中心，其中，所述分组中心更新函数是设定所述价值函数相对于一个第一分组中心的导数为零，并代入归属度求解函数之后获得的，其中，所述价值函数还与每两个第一分组中心之间的第三特征差异反相关，并且与一个归属度反相关，所述归属度求解函数为确定第一归属度的函数。
25.在一种可能的实施方式中，所述确定模块具体用于：确定所述多个第二分组中心中的每两个第二分组中心之间的第四特征差异，并确定多个第四特征差异之和；若确定出的多个第四特征差异之和小于或等于预设阈值，则确定所述多个第二分组中心满足所述预设条件。
26.在一种可能的实施方式中，所述确定模块具体用于：确定所述多个直通终端对中的每个直通终端对与所述多个第二分组中心中的每个第二分组中心之间的第二归属度；将最小的第二归属度的第二分组中心相同的直通终端对确定为属于同个分组，以获得所述至少一个分组。
27.在一种可能的实施方式中，所述确定模块还用于：在约束条件下，最大化所述至少一个分组中的每个分组对应的基站的信干燥比，确定每个分组对应的蜂窝终端。
28.在一种可能的实施方式中，所述装置还包括调整模块，所述调整模块具体用于：若目标直通终端对中的接收端的信干燥比大于或等于第一信干燥比，则减少所述目标直通终端对中的发送端的初始发送功率，所述目标直通终端对为所述至少一个分组中的任一分组中的任一直通终端对；若所述目标直通终端对中的接收端的信干燥比小于或等于第二信干燥比，则提高所述目标直通终端对中的发送端的初始发送功率，其中，所述第二信干燥比小于所述第一信干燥比。
29.第三方面，本技术实施例提供了一种计算设备，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现如第一方面中任一项所述的方法。
30.第四方面，本技术实施例一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面中任一项所述的方法。
31.关于上述第二方面至第四方面实现的有益效果可参照第一方面论述的有益效果，此处不再罗列。
附图说明
32.图1为本技术实施例适用的一种直通终端对组复用蜂窝资源的场景示意图；
33.图2为本技术实施例提供的一种设备到设备通信的资源分配方法的流程示意图；
34.图3为本技术实施例提供的一种确定多个第一分组中心的流程示意图；
35.图4为本技术实施例提供的允许接入的直通终端对的数量的对比示意图一；
36.图5为本技术实施例提供的允许接入的直通终端对的数量的对比示意图二；
37.图6为本技术实施例提供的总吞吐量的累计分布函数的对比示意图；
38.图7为本技术实施例提供的一种设备到设备通信的资源分配装置的结构示意图；
39.图8为本技术实施例提供的一种计算设备的结构示意图。
具体实施方式
40.为了更好的理解本技术实施例提供的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式进行详细的说明。
41.为了便于本领域技术人员更好地理解本技术实施例中的技术方案，下面对本技术实施例涉及的技术术语进行介绍。
42.1、本技术实施例中的直通终端对，又可以称为d2d用户对，是指d2d通信中的两个终端。直通终端对包括一个发送端和一个接收端。
43.2、本技术实施例中的分组，又可以称为直通终端组或d2d用户组，是指复用一个蜂窝终端的蜂窝资源的所有直通终端对。一个直通终端组包括至少一个直通终端对。
44.3、本技术实施例中的蜂窝终端，又可以称为蜂窝用户，是指未参与d2d通信的终端。
45.4、本技术实施例中的蜂窝资源，是指d2d通信复用的蜂窝终端的资源，蜂窝资源例如频段。
46.5、本技术实施例中的特征差异，是指两个对象的特征之间的差异，对象例如为直通终端和/或蜂窝终端等。a与b的特征差异的取值越大，表示a的特征与b的特征的相似性更小，a的特征与b的特征的差异更大。例如，a与b的特征差异可以以a的特征与b的特征之间的欧式距离或余弦相似度等进行量化，本技术实施例不限制特征差异的具体量化方式。
47.6、本技术实施例中的基站，是指与蜂窝终端进行通信的基站。
48.下面结合图1所示的应用场景示意图，对本技术实施例中的一种设备到设备通信中的资源分配方法的应用场景进行介绍。或者，图1也可以理解为本技术实施例提供的一种通信系统的架构示意图。
49.如图所示，该场景包括多个直通终端对、基站b和蜂窝终端。基站与蜂窝终端之间可建立通信链路，直通终端对之间可建立通信链路，例如，直通终端对中的两个直通终端可复用蜂窝终端的蜂窝资源实现相互通信。
50.直通终端对如图1中的d1、dj和dn，每个直通终端对中的两个直通终端包括图1所示的d
t
和dr。其中，d
t
表示直通终端对中的发送端，dr表示直通终端对中的接收端。如图1所示，直通终端对d1和直通终端对dj组成了一个分组gk，dn构成了一个分组g1。蜂窝终端例如图1所示的ci和cm。示例性的，分组gk中的直通终端可复用蜂窝终端ci提供的蜂窝资源，分组g1中的直通终端可复用蜂窝终端cm提供的蜂窝资源。
51.需要说明的是，图1中是以一个基站、两个蜂窝终端和三个直通终端组为例，实际不限制基站、蜂窝终端和直通终端组的数量。
52.为了降低通信系统的通信干扰，本技术实施例提供了一种设备到设备通信中的资源分配方法。该方法可由具有计算能力的计算设备执行，计算设备例如终端或服务器等，服务器例如为虚拟服务器或实体服务器等，本技术实施例对此不做限定。
53.请参照图2，为本技术实施例提供的一种设备到设备通信中的资源分配方法的流程示意图。下面结合图2对该方法进行介绍。需要说明的是，在图2中以计算设备执行该方法为例。
54.s21，获得多个直通终端对所对应的多个第一分组中心。
55.一个第一分组中心包括多个直通终端对中的至少一个直通终端对。一个第一分组中心可理解为多个直通终端对中的至少一个直通终端对的初始分组中心。多个第一分组中心的数量大于1且小于c。c为蜂窝终端的总数量，c为大于1的整数。
56.计算设备确定多个第一分组中心的方式有多种，下面示例介绍。
57.方式一，计算设备根据多个直通终端对的特征分布情况，随机选择多个第一分组中心。
58.其中，一个直通终端对的特征包括一个直通终端对的速率需求、通信时延、信道质量、地理位置和服务质量(quality of service，qos)中的一项或多项。地理位置例如包括直通终端对的两个直通终端的地理位置，或者以两个直通终端的中心作为该地理位置。
59.计算设备可将多个直通终端对中的每个直通终端对的特征表示为特征向量，在世界坐标系中表示多个直通终端对中的每个直通终端对的特征，从而在世界坐标系中随机确定多个第一分组中心。
60.方式二，计算设备采用全局分层搜索法，确定多个第一分组中心。
61.请参照图3，为本技术实施例提供的一种确定多个第一分组中心的流程示意图。
62.s31，确定多个直通终端对中的每两个直通终端对之间的第二特征差异。
63.计算设备组合多个直通终端对中的每个直通终端对的特征，获得特征矩阵。例如，一种特征矩阵表示如下：
[0064][0065]
其中，特征矩阵a包括n行和f列，n表示多个直通终端对中的直通终端对的数量，f表示一个直通终端对的特征的数量，ai＝[a
i1 a
i2
ꢀ…ꢀaif
]表示第i个直通终端对的第i行向量，也就是第i个直通终端对的特征向量，a
ij
表示第i个直通终端对的第j个特征。
[0066]
可选的，多个直通终端对的各个特征的取值可根据实际统计确定。
[0067]
计算设备根据上述公式(1)，确定每两个直通终端对之间的第二特征差异。一种计算每两个直通终端对之间的第二特征差异的公式如下。
[0068]
(d
ij
)2＝||a
i-aj||＝(a
i-aj)
t
(a
i-aj)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0069]
其中，ai表示第i个直通终端对的特征向量，aj第j个直通终端对的特征向量。
[0070]
计算设备根据确定出的多个第二特征差异，对多个直通终端对执行以下多轮迭代
分组操作，其中一轮迭代分组操作包括如下s32-s34的步骤，下面分别介绍。
[0071]
s32，将最小的第二特征差异所对应的两个直通终端对之间的中心作为上一轮迭代分组的分组中心，并将多个直通终端对确定为上一轮迭代分组的直通终端对。
[0072]
计算设备根据确定出的多个第二特征差异，确定第二特征差异最小的两个直通终端对，并将这两个直通终端对的中心作为上一轮迭代分组的分组中心。
[0073]
s33，从上一轮迭代分组的直通终端对中，确定出与上一轮迭代分组的分组中心的第一特征差异大于阈值的至少一个直通终端对，并将至少一个直通终端对作为本轮迭代分组的直通终端对。
[0074]
阈值的取值可预存在计算设备中。为了避免局部最优解，可以确定多个直通终端对中，确定出与上一轮迭代分组的分组中心的第一特征差异大于阈值的至少一个直通终端对，换言之，与上一轮迭代分组的分组中心的第一特征差异小于或等于阈值的直通终端对的第一分组中心则为上一轮迭代分组的分组中心。
[0075]
s34，将本轮迭代分组的直通终端对中的第二特征差异最小的两个直通终端对的中心确定为本轮迭代分组的分组中心。
[0076]
同理，计算设备确定至少一个直通终端对中的第二特征差异最小的两个直通终端对，并将这两个直通终端对的中心确定为本轮迭代分组的分组中心。
[0077]
s35，直到迭代分组完多个直通终端对，则停止迭代分组，并将每轮迭代分组确定出的分组中心确定为多个第一分组中心。
[0078]
以此类推，计算设备可重复执行上述s32-s34的步骤，直到迭代分组完所有直通终端对，例如，获得的分组中心的数量达到c，那么计算设备停止迭代分组过程，并将前面迭代分组获得的所有分组中心确定为多个第一分组中心。
[0079]
s22，对多个第一分组中心执行至少一次更新迭代操作，其中一次迭代操作包括：确定第一归属度，以及基于确定出的第一归属度，最小化价值函数，更新多个第一分组中心，获得多个第二分组中心。
[0080]
示例性的，计算设备分别确定多个直通终端对中的一个直通终端与多个第一分组中心中的一个第一分组中心之间的第一归属度。确定第一归属度具体包括：
[0081]
s1.1，确定一个直通终端与一个第一分组中心之间的第一特征差异；确定多个第一分组中心中的每两个第一分组中心之间的第三特征差异；
[0082]
s1.2，基于第一归属度与确定出的多个第三特征差异，获得一个直通终端与一个第一分组中心之间的第一归属度。
[0083]
例如，计算设备可根据归属度求解函数确定一个直通终端与一个第一分组中心之间的第一归属度。其中，第一归属度与一个直通终端对对一个第一分组中心的第一特征差异反相关。
[0084]
下面对确定归属度求解函数的方式进行示例。
[0085][0086]
其中，μ
ik
＝μ
gi
(ak)表示第k个直通终端对对第i个第一分组中心的第一归属度。其中，m表示模糊指数，m越大，模糊程度越高，m的取值为1到正无穷。
[0087]
采用拉格朗日(lagrange)乘数法求解分组中心和归属度，一种表达式示例如下。
[0088][0089]
其中，d
ik
表示第i个第一分组中心与第k个直通终端对之间的第一特征差异，λ为中间变量，没有具体的含义。
[0090]
设定公式(4)的一阶偏导为0，那么可获得如下公式。
[0091][0092]
进一步地，
[0093]
计算设备根据上述公式(4)-(6)可推导出归属度求解函数如下公式所示。
[0094][0095]
其中，j表示第j个第一分组中心。
[0096]
需要说明的是，上述公式(7)为归属度求解函数一种的示例，但并不限制归属度求解函数的具体表达式。
[0097]
计算设备中可预存有价值函数，例如一种价值函数的表达式示例如下。
[0098][0099]
其中，c表示蜂窝终端的数量，ω＝[ω1,ω2…
ωc]表示分组中心，d
iv
表示第i第一个分组中心与第v个第一分组中心之间的第三特征差异，例如，计算设备以第i第一个分组中心与第v个第一分组中心之间的特征的欧式距离作为第三特征差异。
[0100]
计算设备最小化价值函数，并结合上述公式(7)，可通过如下推导过程，以获得分组中心更新函数，示例如下。
[0101][0102]
其中，ak表示第k个直通终端对的特征向量。
[0103]
计算设备可将第一归属度代入公式(9)，从而对多个第一分组中心进行更新，从而获得多个第二分组中心。以此类推，直到确定出的多个分组中心满足预设条件，则停止迭代。并将最后获得的多个分组中心作为多个直通终端对所对应的分组中心。在本技术实施例中是以多个第二分组中心满足预设条件为例进行介绍，如果多个第二分组中心不满足预设条件，那么计算设备可继续执行迭代操作。
[0104]
示例性的，计算设备确定多个第二分组中心中的每两个第二分组中心之间的第四特征差异，并确定多个第四特征差异之和。如果确定出的多个第四特征差异之和小于或等于预设阈值ε，则确定多个第二分组中心满足预设条件。
[0105]
可选的，一种表示多个第四特征差异之和的公式示例如下。
[0106][0107]
s23，若多个第二分组中心满足预设条件，则基于多个第二分组中心，确定多个直通终端对各自对应的分组，获得至少一个分组。
[0108]
计算设备在确定多个第二分组中心满足预设条件的情况下，计算设备可以确定多个直通终端对中的每个直通终端对与多个第二分组中心中的每个第二分组中心之间的第二归属度，并将最小的第二归属度的第二分组中心相同的直通终端对确定为属于同个分组，以获得至少一个分组。
[0109]
上述实施例中的资源分配方法可简称为资源分配但无功控的方法(traditional group resource allocation algorithm-none power control，igr-npc)。
[0110]
计算设备在对多个直通终端对进行分组后，可为每个d2d用户组分配蜂窝终端，在本技术实施例中，计算设备可按照信干燥比(signal to interference plus noise ratio，sinr)最大化原则用户组寻找最优蜂窝终端。这种情况下的资源分配方法可简称为资源分配和功控方法(improve group resource allocation algorithm power control，igr-pc)。
[0111]
具体的，第i个分组gi共有k个直通终端对复用蜂窝终端cj的信道资源，则第i个分组对应的基站侧的sinr的计算公式示例如下。
[0112][0113]
其中，是第i个分组中的k个发送端的发送功率，h
c2b
表示蜂窝终端到基站的信道增益，表示蜂窝终端到直通终端对之间的信道增益，n0为经验值，例如为高斯白噪声密度。
[0114]
计算设备构建sinr矩阵s和资源分配矩阵r，示例如下。
[0115]
s＝[s1s2…
sc]
t
＝[s
ij
]c×mꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)
[0116]
r＝[r
ij
]c×mꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)
[0117]
其中，s1＝[s
11s12
…s1m
],s
ij
表示第i个分组复用第j个蜂窝终端时基站侧的sinr，也就表示这种情况下该信道的信道质量。r
ij
＝1表示允许第i个分组复用第j个蜂窝用户资源，否则表示不允许复用。
[0118]
为降低对蜂窝用户干扰，保障最大sinr需求，计算设备引入约束条件，约束条件包括r
ij
＝1的条件，示例如下。
[0119][0120]
其中,p表示蜂窝终端通信的最小的sinr。
[0121]
计算设备初始化分组g＝[g1,g2…
gc]，多个蜂窝终端的集合c＝[c1,c2…cm
]，sinr矩阵s＝[s
ij
]c×m，资源分配矩阵r＝[r
ij
]c×m。进一步地，计算设备根据公式(11)，计算第cj(j
＝1,2
…
m)蜂窝用户的sinr值s
ij
。计算设备更新sinr矩阵。进一步地，计算设备根据公式(14)，在向量ri中确定出sinr最大值并更新资源矩阵r，从而确定出至少一个分组中的每个分组对应的蜂窝终端。
[0122]
一般来说，分组中的发送端均采用初始发送功率，在本技术实施例中，可调整调节分组中的发送端的发送功率，有利于降低至少一个分组中每个分组内的通信干扰。
[0123]
下面以调整至少一个分组中的任一分组中的任一直通终端对中的接收端的发送功率为例，进行介绍。
[0124]
如果目标直通终端对中的接收端的信干燥比大于第一信干燥比，则计算设备可确定减少目标直通终端对中的发送端的初始发送功率；如果目标直通终端对中的接收端的信干燥比小于或等于第二信干燥比，则提高目标直通终端对中的发送端的初始发送功率。其中，所述第二信干燥比小于或等于所述第一信干燥比。
[0125]
具体的，目标直通终端对中的发送端的初始发送功率的计算公式示例如下。
[0126][0127]
其中，pd为发送初始功率，为路径补偿因子，pl为路径损耗，f(δi)为调整值。可选的，一种f(δi)的具体计算公式示例如下。
[0128][0129]
其中，sinrr表示目标直通终端对中的接收端的信干燥比，sinr
high
表示第一信干燥比，可理解为目标直通终端对中的接收端通信的最高信干燥比。sinr
low
表示第二信干燥比，可理解为目标直通终端对中的接收端通信的最低信干燥比。第一信干燥比大于第二信干燥比。当sinrr≤sinr
low
时，表示该信道质量较差，应该适当提高发送端的发送功率；当sinrr≥sinr
high
时，表示信道质量较好，在保障自身业务的情况下可以适当减少发送端的发送功率，降低对其他终端干扰。
[0130]
本技术实施例提供了一种对直通终端对进行分组的方法，根据最小距离原则和全局迭代的方式提升了确定出的第一分组中心分布的均衡性，并在目标函数中加入价值函数，提高了对直通终端对进行分组的精确性。并且，本技术实施例中采用反向思维将需求互斥的直通终端对分为同一分组，从而降低分组内直通终端对相同资源的博弈，有效降低分组内干扰。最后根据蜂窝链路sinr最大化原则为每个分组匹配最优蜂窝终端。此外，本技术实施例还在分组之后对分组内的直通终端对进行闭环功控调节，在保障需求的基础上再次降低组内同频干扰。并且，本技术实施例中能够有效提升通信系统容纳直通终端对的数量，并极大地提高通信系统吞吐量，提升资源效率。
[0131]
为了对比本技术实施例中的设备到设备通信中的资源分配方法的效果，本技术实施例中通过仿真，对比本技术实施例中的资源分配和功控方法(igr-pc)、本技术实施例中的资源分配但无功控的方法(igr-npc)、与随机资源分配方法(ra-npc)、传统资源分配方法(tgr-npc)下的关键指标。
[0132]
在仿真中，直通终端对于蜂窝终端均匀分布在小区内，仿真参数如下表1所示。
[0133]
表1
[0134]
参数名参数取值
小区半径/m300直通终端对的最大特征差异/m20资源块(resource block,rb)带宽/khz12*30＝360蜂窝终端的数量/个10基站的送功率/dbm46蜂窝终端功率/dbm21直通终端对中的发送端的发最大发送功率21高斯白噪声密度/(db/hz)-174视距路径损耗(η,α,δ)(61.4,2,5.8db)非视距路径损耗(nlos)(η,α,δ)(72,2.92,8.7db)仿真次数300
[0135]
仿真参数如上表1所示，对资源分配但无功控的方法(igr-npc)、随机资源分配方法(ra-npc)和传统资源分配方法(tgr-npc)三种方法下的允许接入的直通终端对的数量如图4所示。
[0136]
如图4所示，随机资源分配方法(ra-npc)未能考虑到直通终端对的特征，难以避免直通终端对与蜂窝终端之间的通信干扰，随机将直通终端与蜂窝终端匹配，资源分配具有盲目性，导致这种方法下能接纳的直通终端对的数量明显受限。
[0137]
传统资源分配方法(tgr-npc)下，能够接入的直通终端对的数量相对更多，但比起本技术实施例中的资源分配但无功控的方法(igr-npc)能够接入的直通终端对的数量还是更少。
[0138]
本技术实施还对比了资源分配和功控方法(igr-pc)、本技术实施例中的资源分配但无功控的方法(igr-npc)、与随机资源分配方法(ra-npc)、传统资源分配方法(tgr-npc)下的通信系统的吞吐量，下面对计算通信系统中的吞吐量的公式进行介绍。
[0139][0140]
其中，
[0141]
其中，ber
tar
为目标误比特率，w为带宽，sinrr代表基站侧、分组中的多个接收端的信干燥比,sinr
c,b
表示基站相对于所有分组中的所有接收端的信干燥比，sinr
d,r
表示所有分组相对于所有分组中的所有接收端的信干燥比。一个接收端的信干燥比(例如，分组gk内第j个直通终端对的接收端drj的sinr)的计算公式示例如下。
[0142][0143]
其中，h为信道增益，h
d2c
、h
c2b
分别表示蜂窝终端到直通终端对的发送端的信道增益，蜂窝终端到直通终端对中的接收端的信道增益。h为信道衰减系数，是第j’个分组中的发送端的发送功率,是第j’个分组中的蜂窝终端的发送功率。
[0144]
图5为本技术实施例提供的资源分配和功控方法(igr-pc)、本技术实施例中的资
源分配但无功控的方法(igr-npc)、与随机资源分配方法(ra-npc)、传统资源分配方法(tgr-npc)下的通信系统的吞吐量的对比示意图。从图5中可以看出，四种方法相同之处是随着直通终端对增加，通信系统吞吐量也会随之增加，但是由于系统内干扰增加，直通终端对的接入数量会受到限制，通信系统吞吐量会趋向平稳。
[0145]
这四种方法的吞吐量由大到小排序为：igr-pc》igr-npc》tgr-npc》ra-npc。本技术实施例中的igr-pc相比与本技术实施例中的igr-npc，对直通终端对中的发送端进行了功率调节，在一定程度上抑制了分组内干扰，进一步提升了通信系统的吞吐量。
[0146]
本技术实施例中的igr-pc方法相比于本技术实施例中的igr-npc方法，不仅有功控部分，而且考虑到了直通终端的多个特殊属性，对5g下d2d用户需求描述更精准。本技术实施例中的igr-pc相比于ra-npc，在分组中将需求互斥的直通终端对分到一个分组内，减少了分组内的直通终端之间的干扰，并根据sinr最大化原则为分组寻找最优蜂窝用户资源，极大的提高了通信系统的吞吐量。
[0147]
进一步地，本技术实施例还比较了四种方法下通信系统的总吞吐量的累计分布函数(cumulative distribution function，cdf)曲线，具体请参照图6。
[0148]
从图6可以看出tgr-npc划分直通终端组的方式在一定程度上提高了系统吞吐量，但是难以协调分组内直通终端之间的干扰。本技术实施例中的igr-pc不仅提升了分组的全局均衡性，又根据互斥原则对直通终端对进行分组，有效抑制了分组内干扰。并且采用的sinr最大化原则充分降低了对系统内蜂窝用户的影响，从而吞吐量明显高于其他方法。最后本技术实施例提出的闭环功控，能够分组的基础上再次减少组内用户间干扰，通信系统吞吐量要比无功控的igr-npc算法有一定提高。
[0149]
基于同一发明构思，本技术实施例提供了一种设备到设备通信中的资源分配装置，该装置可设置在前文中的计算设备中，或者实现前文中的计算设备的功能。请参照图7，该装置包括：获得模块701，用于获得多个直通终端对所对应的多个第一分组中心，其中一个第一分组中心为多个直通终端对的至少一个直通终端对的分组中心；更新模块702，用于对多个第一分组中心执行至少一次更新迭代操作，其中一次迭代操作包括：确定多个直通终端对中的每个直通终端对与多个第一分组中心中的每个第一分组中心之间的第一归属度，第一归属度与一个直通终端对与一个第一分组中心之间的第一特征差异反相关，以及基于确定出的第一归属度，最小化价值函数，更新多个直通终端对中的至少一个直通终端对所对应的分组中心，获得多个第二分组中心，价值函数与一个直通终端对与一个第一分组中心之间的第一特征差异反相关；确定模块703，用于若多个第二分组中心满足预设条件，则基于多个第二分组中心，确定多个直通终端对各自对应的分组，获得至少一个分组。
[0150]
在一种可能的实施方式中，获得模块701具体用于：确定多个直通终端对中的每两个直通终端对之间的第二特征差异；根据确定出的第二特征差异，对多个直通终端对进行多轮迭代分组，其中一轮迭代分组包括：将最小的第二特征差异所对应的两个直通终端对之间的中心作为上一轮迭代分组的分组中心，并将多个直通终端对确定为上一轮迭代分组的直通终端对，以及从上一轮迭代分组的直通终端对中，确定出与上一轮迭代分组的分组中心的第一特征差异大于阈值的至少一个直通终端对，并将至少一个直通终端对作为本轮迭代分组的直通终端对，以及将本轮迭代分组的直通终端对中的第二特征差异最小的两个直通终端对的中心确定为本轮迭代分组的分组中心；直到无法确定出迭代分组的直通终端
对，则停止迭代分组，并将每轮迭代分组确定出的分组中心确定为多个第一分组中心。
[0151]
在一种可能的实施方式中，更新模块702具体用于：分别确定多个直通终端对中的一个直通终端与多个第一分组中心中的一个第一分组中心之间的第一归属度：确定一个直通终端与一个第一分组中心之间的第一特征差异；确定多个第一分组中心中的每两个第一分组中心之间的第三特征差异；基于第一归属度与确定出的多个第三特征差异，获得一个直通终端与一个第一分组中心之间的第一归属度。
[0152]
在一种可能的实施方式中，更新模块702具体用于：将确定出的第一归属度代入分组中心更新函数，获得多个第二分组中心，其中，分组中心更新函数是设定价值函数相对于一个第一分组中心的导数为零，并代入归属度求解函数之后获得的，其中，价值函数还与每两个第一分组中心之间的第三特征差异反相关，并且与一个归属度反相关，归属度求解函数为确定第一归属度的函数。
[0153]
在一种可能的实施方式中，确定模块703具体用于：确定多个第二分组中心中的每两个第二分组中心之间的第四特征差异，并确定多个第四特征差异之和；若确定出的多个第四特征差异之和小于或等于预设阈值，则确定多个第二分组中心满足预设条件。
[0154]
在一种可能的实施方式中，确定模块703具体用于：确定多个直通终端对中的每个直通终端对与多个第二分组中心中的每个第二分组中心之间的第二归属度；将最小的第二归属度的第二分组中心相同的直通终端对确定为属于同个分组，以获得至少一个分组。
[0155]
在一种可能的实施方式中，确定模块703还用于：在约束条件下，最大化至少一个分组中的每个分组对应的基站的信干燥比，确定每个分组对应的蜂窝终端。
[0156]
在一种可能的实施方式中，该装置还包括调整模块704，调整模块具体用于：若目标直通终端对中的接收端的信干燥比大于或等于第一信干燥比，则减少目标直通终端对中的发送端的初始发送功率，目标直通终端对为至少一个分组中的任一分组中的任一直通终端对；若目标直通终端对中的接收端的信干燥比小于或等于第二信干燥比，则提高目标直通终端对中的发送端的初始发送功率，其中，第二信干燥比小于第一信干燥比。
[0157]
作为一个示例，该装置中的调整模块704为可选的模块。
[0158]
作为一个示例，图7中所示的装置还可实现前文论述的任一的一种设备到设备通信的资源分配方法，此处不再罗列。
[0159]
基于同一发明构思，本技术实施例提供一种计算设备，该计算设备可用于实现图2中的计算设备的功能，或者该通信设备为图2中的计算设备。请参照图8，为本技术实施例提供的一种计算设备的结构示意图。该计算设备包括：至少一个处理器801，以及与所述至少一个处理器801通信连接的存储器802；其中，所述存储器802存储有可被所述至少一个处理器801执行的指令，所述至少一个处理器801通过执行所述存储器802存储的指令实现如图2中计算设备执行的方法。
[0160]
可选的，至少一个处理器801可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，或者为数字处理单元等等。存储器802可以是易失性存储器(volatile memory)，例如随机存取存储器(random-access memory，ram)；存储器802也可以是非易失性存储器(non-volatile memory)，例如只读存储器，快闪存储器(flash memory)，硬盘(hard disk drive，hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)、或者存储器802是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限
于此。存储器802可以是上述存储器的组合。
[0161]
可选的，图8中的计算设备还可实现图7中的装置的功能，此处不再赘述。
[0162]
基于同一发明构思，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行如前文论述的任一的一种设备到设备通信的资源分配方法。
[0163]
基于同一发明构思，本技术实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被计算机执行时，使所述计算机执行如前文论述的任一的一种设备到设备通信的资源分配方法。
[0164]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术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，本技术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。
[0165]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、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。
[0166]
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。
[0167]
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设备上，使得在计算机或其他可编程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。
[0168]
尽管已描述了本技术的优选实施例，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技术范围的所有变更和修改。
[0169]
显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。