CN104854935A - 分配设备到设备通信资源的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种用于分配用于设备到设备通信的资源的方法和装置。该方法可以包括：从需要被分配资源并且基于信道状况按照降序来排序的设备到设备对中，选择在所述设备到设备对中排名第一的设备到设备对；确定如果所述设备到设备对与相应的潜在蜂窝用户共享资源时的信道的系统和速率；以及基于所确定的系统和速率来将被分派给蜂窝用户的资源分配给所述设备到设备对。利用本公开的实施例，D2D通信的性能可以得到进一步提高，并且其可以实现系统性能优化。

Description

分配设备到设备通信资源的方法和装置
技术领域
本公开的实施例总体上涉及无线通信技术领域，并且更具体而言，涉及分配用于设备到设备通信的资源的方法和装置。
背景技术
现今，对无线带宽的高速数据服务要求不断增长，这已经推动各种新技术被开发。例如，设备到设备(D2D)通信已经被提议作为蜂窝网络的底层(underlay)，以提高频谱效率和系统和速率。D2D通信为一种新类型技术，其允许用户设备(UE)通过直接连接彼此通信而不是通过基站，并且该技术有望成为下一代蜂窝网络所支持的关键特征。在D2D通信中，D2D UE能够与传统蜂窝UE共享相同的子载波资源，而建立过程将仍然由网络来控制。以这样的方式，可以提供更高的数据速率，花费更少的功耗，并且导致有效的资源(诸如频谱)利用。
尽管D2D通信能够给无线通信系统带来巨大的益处，但是，由于频谱共享，其可能对蜂窝网络用户引起不期望的干扰。在下行(DL)传输期间，传统蜂窝UE可能遭受D2D发射器的干扰，并且另一方面，在上行(UL)传输期间，当随机分配无线资源时，eNodeB(eNB)可能称作D2D发射器的干扰的受害者。因此，为了确保有效地利用D2D通信，通常要求采用资源管理技术。
在文章“Efficient resource allocation for device-to-devicecommunication underlaying LTE network”(M.Zulhasnine、C.Huang、以及A.Srinivasan，IEEE 6th International Conference on Wireless andMobile Computing、Networking and Communications(IEEE第六次国际会议-无线和移动计算、组网以及通信)、2010年10月)，建议了一种资源分配方案。出于说明的目的，图1A和1B已经图示了用于下行D2D RB分配方案和上行D2D RB分配方案的算法。根据所建议的资源分配方案，具有较高信道质量指示符(CQI)的UE能够与在它们之间具有较低信道增益的D2D发射器共享分派给它的资源块(RB)。具体地，如图1A和1B中所图示的，按照降序对所有的UE的CQI进行排序，并且以这一顺序，将从需要被分派RB的D2D连接的发射器中找到信道增益最小的D2D发射器d，并且如果UE和D2D对两者(对于下行传输)的SINR或者D2D对和eNB两者(对于上行传输)的SINR不小于相应的目标值，则将UE的RB分配给该D2D连接。以这一方式，分派给具有较高CQI的任意UE的RB将被分配给在他们之间具有较低信道增益的D2D发射器，以便共享资源。鉴于以下事实：在例如下行传输期间，SINR的高值将促进吞吐量的增加并且蜂窝UE和D2D发射器之间的较低信道增益将引起对UE的较少干扰，所以看似所建议的资源分配方案是可行的资源分配方案。
但是，数据服务要求不断增加而其还不能满足要求。因此，本领域中存在对用于资源管理的新技术方案的需求。
发明内容
鉴于前述内容，本公开提供了一种新的功率控制方案，以便解决或者至少部分地减轻现有技术中的至少一部分问题。
根据本公开的第一方面，提供了分配用于设备到设备通信的资源的方法。该方法可以包括：从需要被分配资源并且基于信道状况按照降序来排序的设备到设备对中选择在所述设备到设备对中排名第一的设备到设备对；确定如果所述设备到设备对与相应的潜在蜂窝用户共享资源时的信道的系统和速率；以及基于所确定的系统和速率来将分派给蜂窝用户的资源分配给所述设备到设备对。
在本公开的实施例中，确定相应信道的系统和速率可以包括，针对相应的潜在蜂窝用户中的每个蜂窝用户：确定如果所述设备到设备对与每个蜂窝用户共享资源时的信道速率；以及，对所确定的信道速率和除该每个蜂窝用户外的其他蜂窝用户的信道速率求和，以作为如果所述设备到设备对与每个蜂窝用户共享资源时的所述系统和速率。
在本公开的另一实施例中，所述分配资源可以包括：获得所确定的系统和速率中的最大值；以及将分派给对应于最大值的蜂窝用户的资源分配给所述设备到设备对。
在本公开的又一实施例中，信道状况可以由以下中的任一个来表示：当前时间间隔的信道速率；当前时间间隔的信噪比；当前时间间隔的路径损耗；以及当前时间间隔的路径增益。
在本公开的再一实施例中，信道状况可以由当前时间间隔的信道质量和之前时间间隔获得的信道速率来表示。
在本公开的再一进一步的实施例中，信道状况可以由因子来表示：
W d T = log 2 ( 1 + P d h dd 2 / N 0 ) Σ t = 1 T - 1 R d t
其中T指示当前时间间隔的索引；d指示设备到设备对的索引；Pd指示设备到设备对中的发射器的发射功率；hdd指示从设备到设备对的发射器到接收器的信道响应；N0指示热噪声功率；指示设备到设备对d在之前时间间隔t的信道速率。
根据本公开的第二方面，进一步提供了一种分配用于设备到设备通信的资源的方法。该方法可以包括：确定如果每个设备到设备对与相应的潜在蜂窝用户共享资源时的信道的共享信道速率；确定如果该每个设备到设备对不与相应的潜在蜂窝用户共享资源时的信道的非共享信道速率；针对所述每个设备到设备对，确定共享信道速率与对应的非共享信道速率之间的速率差；以及基于针对所述每个设备到设备对的速率差，将分派给蜂窝用户的资源分配给所述设备到设备对。
根据本公开的第三方面，提供了一种用于分配用于设备到设备通信的资源的装置。该装置可以包括：通信对选择模块，被配置为从需要被分配资源并且基于信道状况按照降序来排序的设备到设备对中，选择在所述设备到设备对中排名第一的设备到设备对；和速率确定模块，被配置为确定如果所述设备到设备对与相应的潜在蜂窝用户共享资源时的信道的系统和速率；以及资源分配模块，被配置为基于所确定的系统和速率来将分派给蜂窝用户的资源分配给所述设备到设备对。
根据本公开的第四方面，进一步提供了一种分配设备到设备通信资源的装置。该装置可以包括：共享信道速率确定模块，被配置为确定如果每个设备到设备对与相应的潜在蜂窝用户共享资源时的信道的共享信道速率；非共享信道速率确定模块，被配置为确定如果所述每个设备到设备对不与相应的潜在蜂窝用户共享资源时的信道的非共享信道速率；速率差确定模块，被配置为针对所述每个设备到设备对，确定共享信道速率与对应的非共享信道速率之间的速率差；以及资源分配模块，被配置为基于针对所述每个设备到设备对的速率差，将分派给蜂窝用户的资源分配给所述设备到设备对。
根据本公开的第五方面，提供了一种网络节点，包括根据第三方面所述的装置。
根据本公开的第六方面，提供了一种网络节点，包括根据第四方面所述的装置。
根据本公开的第七方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上包含计算机程序代码，该计算机程序代码被配置为当执行时使得装置执行根据第一方面的实施例中的任一个的方法中的动作。
根据本公开的第八方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上包含计算机程序代码，该计算机程序代码被配置为当执行时使得装置执行根据第二方面的实施例中的任一个的方法中的动作。
根据本公开的第九方面，提供了一种计算机程序产品，包括根据第七方面的计算机可读存储介质。
根据本公开的第十方面，提供了一种计算机程序产品，包括根据第八方面的计算机可读存储介质。
利用本公开的实施例，可以进一步提高D2D通信的性能并且可以实现系统性能优化。
附图说明
本公开的以上和其它特征将通过参照所附附图在实施例中阐述的实施例的具体解释来变得更加显而易见，贯穿全文，相同的附图标记表示相同或者类似的组件，并且其中：
图1A和1B示意性地图示了根据现有技术中的方案的用于下行D2D RB分配方案和上行D2D RB分配方案的算法；
图2示意性地图示了下行资源共享的情况下的蜂窝网络底层的D2D通信的系统模型；
图3示意性地图示了根据本公开的实施例的分配用于D2D通信的资源的方法的流程图；
图4示意性地图示了根据本公开的另一实施例的分配用于D2D通信的资源的方法的流程图；
图5示意性地图示了根据本公开的实施例的用于分配用于D2D通信的资源的装置的框图；
图6示意性地图示了根据本公开的另一实施例的用于分配用于D2D通信的资源的装置的框图；
图7示意性地图示了在约束1下根据优化分配(OA)方案、贪婪分配(GA)方案和RA(随机分配)方案的不同数量的D2D用户的系统速率；
图8示意性地图示了在约束2下根据GA方案、值表(VT)方案以及RA方案的不同数量的D2D用户的系统速率；
图9示意性地图示了在约束3下根据VT方案的不同数量的D2D用户的系统速率与如图7和8中所图示的仿真结果的比较；
图10示意性地图示了在约束1下根据GA方案、具有比例公平的贪婪分配(GP)方案和RA方案的不同数量的D2D用户的系统速率；
图11示意性地图示了在约束2下根据GA方案、GP方案以及RA方案的不同数量的D2D用户的系统速率；
图12示意性地图示了在约束1下根据GA方案、GP方案以及RA方案的D2D对的信道速率分布；以及
图13示意性地图示了在约束2下根据GA方案、GP方案以及RA方案的D2D对的信道速率分布。
具体实施方式
在下文中，将参照附图通过实施例来具体描述用于分配资源给D2D通信的方法和装置、以及用于其的网络节点。应该意识到，给出这些实施例仅仅用于使得那些本领域技术人员能够更好地理解和实现本公开，而非意图以任何方式来限制本公开的范围。
首先应该注意到，本公开以用于执行方法的步骤的特定顺序来进行阐述。但是，这些方法并非不一定严格根据所阐述的顺序来执行，并且它们能够基于相应方法步骤的性质而以相反的顺序或者同时执行。此外，如这里所使用的术语“一/一个”不排除多个这样的步骤、单元、模块、设备、以及对象等。
在具体描述本公开的实施例之前，将首先参照图2来描述其中能够实现本公开的系统模型或者系统架构，图2示意性地图示了下行资源共享情况中的蜂窝网络底层的D2D通信的系统模型。
如图2所图示的，在系统模型中，存在用于服务所有用户UE的基站(BS)。附加地，存在多个传统蜂窝用户和多个D2D用户。在系统模型中，D2D用户具有直接数据信号传输，而传统蜂窝用户发送数据信号给BS。用户中的每个用户均配备有单个全向天线。D2D用户均匀分布在小区中，并且应该满足D2D通信的距离约束(例如，从D2D发射器到D2D接收器的距离最大为L)。只要其遵循均匀分布，传统蜂窝用户UE1、UE2、…、UEN可以自由地位于任何位置。
D2D通信的会话建立要求业务满足一定准则(例如，数据速率)，以使得系统将认为其是潜在D2D业务。如果对中的两个用户都支持D2D，并且D2D通信提供更高的吞吐量，则BS将建立D2D承载。但是，在D2D连接建立成功之后BS维持检测用户是否应该回到蜂窝模式。另外，BS是蜂窝通信和D2D通信两者的无线资源的控制中心。
图2图示了下行(DL)资源共享的场景。D2D用户UEd,1和UEd,2形成D2D对，而UEc为传统蜂窝用户。D2D用户和传统蜂窝用户将共享相同的无线资源。在系统模型中，UEd,1为将对蜂窝用户UEc带来干扰的D2D发射器，并且UEd,2为将接收从D2D发射器UEd,1发送的数据信号的D2D接收器。
为了提高D2D通信的性能和实现系统优化，提供了一种新的资源分配方案。该方案考虑多个D2D对共享相同的信道的情况并且基于最大化系统和速率。在下文中，将参照图3至9来详细地描述在本公开中提供的资源分配方案。
参见图3，图3示意性地图示了根据本公开的实施例的分配用于D2D通信的资源的方法的流程图。
如所图示的，首先在步骤S301处，从需要被分配资源的D2D对中选择一个D2D对。在本公开的实施例中，需要被分配资源(RB)的设备对基于信道状况按照降序来排序，并且选择所述D2D对中排名第一的D2D对，以便为其分配资源。
将首先估计D2D对中的每个D2D对的信道状况。信道状况可以由任意合适的参数来指示。例如，其可以由当前时间间隔的信道速率、当前时间间隔的信噪比(SNR)、当前时间间隔的路径损耗、当前时间间隔的路径增益等来表示。这些参数中的任一参数的确定对本领域技术人员是众所周知的，并且因此将不在这里详细阐明。然后，基于所估计的信道状况，按照降序来对D2D对排序。也就是说，具有较好信道状况的D2D对将被排得较高，而具有较差信道状况的D2D对将被排得较低。此后，可以选择在列表顶部的D2D对作为将被分配资源的候选者，或者换而言之，可以选择具有最佳信道状况(例如，最大信道速率)的D2D对。
接着，在步骤S302处，确定如果D2D对与相应的潜在蜂窝用户共享资源时的信道的系统和速率。如此前所描述的，在系统中，存在多个蜂窝UE，并且每个蜂窝用户可以为D2D对能够与其共享资源的潜在蜂窝用户。因此，能够确定如果D2D对与每个蜂窝用户共享资源时的信道的系统和速率。
在本公开的实施例中，，则首先针对这些潜在蜂窝用户中的每个蜂窝用户c，确定如果D2D对与该蜂窝用户共享资源时的信道速率。信道速率Rcd可以由例如下面的等式来确定：
R cd = log 2 [ 1 + P B h BC 2 Σ j ∈ J + { d } P j h jc 2 + N 0 ] + Σ j ∈ J + { d } log 2 [ 1 + P j h jj 2 P B h Bj 2 + Σ j ′ ∈ J + { d } - { j } P j ′ h j ′ j 2 + N 0 ]
(等式1)
其中PB指示BS的发射功率；hBc指示从BS到蜂窝用户c的信道响应；Pj指示蜂窝用户j的发射功率；hjc指示从蜂窝用户j到蜂窝用户c的信道响应；hjj指示从设备到设备对j的发射器到接收器的信道响应；hBj指示从BS到蜂窝用户j的信道响应；Pj’指示蜂窝用户j’的发射功率，并且hj’j指示从蜂窝用户j’到蜂窝用户j的信道响应；N0指示热噪声功率；I为蜂窝用户集；以及J为已经与蜂窝用户c共享资源的D2D对集。
然后，确定除蜂窝用户c之外的其他蜂窝用户的信道速率Ri(i≠c)。确定特定蜂窝用户的信道速率是本领域中众所周知的，并且因而这里将不详细阐明。如果D2D对与蜂窝用户c共享资源时的系统和速率能够基于所确定的Rcd和其他蜂窝用户的信道速率Ri(i≠c)来确定。在本公开的实施例中，系统和速率R能够通过对所确定的信道速率Rcd和其他蜂窝用户的信道速率Ri(i≠c)求和来确定。也就是说，系统和速率R能够由下面的等式来表示：
R = R cd + Σ i = I - { c } R i    (等式2)
以这样的方式，能够获得如果D2D对与相应的潜在蜂窝用户共享资源时信道的系统和速率。
然后，在步骤S303处，基于所确定的系统和速率来将被分派给蜂窝用户的资源分配给D2D对。具体而言，在本公开的实施例中，从所确定的系统和速率中找到最大值，并且将被分派给对应于该最大值的蜂窝用户的资源分配给D2D对。也就是说，如果D2D对与一个蜂窝用户共享资源并且达到最大系统和速率，则被分派给该蜂窝用户的资源将正好分配给D2D对，并且更具体而言，给D2D发射器。
在本公开的另一实施例中，还可以像D2D对分配一个或多个蜂窝用户的资源。例如，可以将被分派给对应于和速率中K个最大值的K个蜂窝用户的资源分配给D2D对。或者可选地，可以将被分派给对应于比预定阈值高的和速率值的蜂窝用户的资源分配给D2D对。
可以将已经分配了资源(或者在当前时间间隔不能被分配资源)的D2D对从需要被分配资源的D2D对的列表中去除，以便更新列表。上述的操作可以针对更新的列表中的排名第一的新D2D对执行，以为此D2D对分配资源。操作可以重复，直到所有的D2D对已经被分配资源或者没有D2D对需要被分配资源。
因此，根据本公开的实施例，D2D对按照信道状况的降序来分配资源，并且具有较好信道状况的D2D对将被较早地分配资源而具有较差信道状况的D2D对将稍后被分配资源。同时，确保D2D对与指定给D2D对的蜂窝用户之间资源共享可以达到最大系统和速率。因而，实施例可以提高D2D通信的性能，同时实现系统优化。
实际上，此前已经描述的所建议的方案属于贪婪算法(在下文中称作GA方案)；但是，在该方案中，资源将被一直分配给具有较好信道状况的那些D2D对，并且可能存在如下情况，即信道状况稍差的D2D对将一直具有相对低的性能并且甚至不被分配资源。为了处理这一问题，发明人进一步建议了另一方案，其可以被称为具有比例公平的贪婪算法，并且在下文中被称作GP方案。
在GP方案中，通过在对D2D对排序中考虑有关之前结果的历史情形来而在资源分配期间考虑公平性。在本公开的实施例中，信道状况由排序权重或者因子来表示。排序权重能够基于当前时间间隔的信道质量和在之前时间间隔获得的信道速率来确定。在示例性实现中，信道状况或者排序权重可以由例如下面的等式来给定：
W d T = log 2 ( 1 + P d h dd 2 / N 0 ) Σ t = 1 T - 1 R d t    (等式3)
其中T指示当前时间间隔的索引；d指示D2D对的索引；Pd指示D2D对中的发射器的发射功率；hdd指示从D2D对的发射器到接收器的信道响应；N0指示热噪声功率；指示D2D对在之前时间间隔t处的信道速率。
此后，可以执行如参照步骤S302至S303所描述的操作，使得分配D2D对的资源。也就是说，类似于GA方案，GP方案仍然关注于最大化系统和速率，但是在排序过程中考虑每个D2D对的历史分配结果，从而考虑公平性。因而，可以有效地防止不期望的不公平。
此外，进一步提供了用于分配用于D2D通信的资源的另一方案，其可以基于值表(VT)算法来执行。在下文中，将参照图4对此分配方案进行具体描述，图4示意性地图示了根据本公开的另一实施例的分配用于D2D通信的资源的方法的流程图。
如图4中所图示的，首先在步骤S401处，确定如果每个D2D对与相应的潜在蜂窝用户共享资源时的信道的共享信道速率。在本公开的实施例中，如果D2D对与蜂窝用户共享资源时的共享信道速率Rcd能够例如由下面的等式来表达：
R cd = log 2 [ 1 + P B h BC 2 P d h dc 2 + N 0 ] + log 2 [ 1 + P d h dd 2 P B h Bd 2 + N 0 ]    (等式4)
其中PB指示BS的传输功率；hBc指示从BS到蜂窝用户c的信道响应；Pd指示D2D对中的D2D发射器的发射功率；hdc指示从D2D发射器到蜂窝用户c的信道响应；hdd指示从D2D发射器到D2D接收器的信道响应；hBd指示从BS到D2D接收器的信道响应。如果每个D2D对与每个潜在的蜂窝用户共享资源，通过针对每个D2D对计算共享信道速率，能够获得如果每个D2D对与相应的潜在蜂窝用户共享资时的信道的共享信道速率的所有值。
然后，在步骤S402处，可以确定如果每个D2D对不与相应的潜在蜂窝用户共享资源时信道的非共享信道速率。在本公开的实施例中，如果D2D对不与蜂窝用户c共享资源时的蜂窝用户c的非共享信道速率Rc能够例如由下面的等式来表达：
R c = log 2 [ 1 + P B h BC 2 N 0 ]    (等式5)
此外，在步骤S403处，针对该每个D2D对，确定共享信道速率与对应的非共享信道速率之间的速率差。也就是说，确定因为每个D2D对共享蜂窝资源而带来的信道速率的增加或者增益，其能够例如由下面的等式来表达：
Vcd＝max(Rcd-Rc,0)   (等式6)
也就是说，如果速率差少于零，Vcd可以使用零来替代；但是，这是为说明的目的而阐述的，并且本公开不限于此。实际上，还能够使用两个速率之间的直接差作为速率差。
接着，在步骤S404处，基于该每个D2D对的速率差来将被分派给蜂窝用户的资源分配给D2D对。
例如，针对每个D2D对，可以从有关D2D对和蜂窝用户的速率差中找到最大差值，然后找到分派给对应于最大差值的蜂窝用户的资源。
在本公开的另一实施例中，通过使用这些速率差来形成表，表中的元素表示对应于D2D对和潜在蜂窝用户的速率差。出于说明的目的在表1中示意性地图示了示例表。
表1信道速率差表
1 2 … n … N
1 V11 V12 … V1n … V1N
2 V21 V22 … V2n … V2N
… … … … … … …
m Vm1 Vm2 … Vmn … VmN
… … … … … … …
M VM1 VM2 … VMn … VMN
如表1中所列出的，第m行和第n列的元素Vmn为是如果第m个D2D对与第n蜂窝用户共享资源时的信道速率增益。在这样的情况中，资源分配可以通过查找表中的数据来执行。在本公开的实施例中，从表中找到最大值，接着将被分派给对应于最大值的蜂窝用户的资源分配给对应于最大值的D2D对。在此之后，最大值所在的行和列的元素可以删除，以便将一个蜂窝的资源正好分配给一个D2D对。这是因为上述等式4和5是在仅仅一个D2D对能够与一个蜂窝用户共享子载波且一个D2D对能够仅仅使用一个蜂窝用户的资源的条件之下给出的。
但是，可以意识到的是，等式4和5出于说明的目的而给出的，并且对于多于一个D2D对能够与一个蜂窝共享相同的子载波和/或多于一个蜂窝用户的资源能够由一个D2D对共享的情形，本领域技术人员可以从这里提供的教导中构造其它合适的等式。并且还意识到的是，通过略微修改这里提供的分配过程以适应这些情形，还能够针对以上情形执行资源分配。
附加地，还提供了一种用于分配用于D2D通信的资源的装置，其将在在下文中参照图5来描述。
如图5中所图示的，装置500可以包括通信对选择模块501、和速率确定模块502、以及资源分配模块503。通信对选择模块501可以被配置为从需要被分配资源并且基于信道状况按照降序来排序的设备到设备对中，选择设备到设备对中排名第一的设备到设备对。和速率确定模块502可以被配置为确定如果设备到设备对与相应的潜在蜂窝用户共享资源时的信道的系统和速率。资源分配模块503可以被配置为基于所确定的系统和速率来将分派给蜂窝用户的资源分配给设备到设备对。
在本公开的实施例中，和速率确定模块502可以进一步被配置为，针对相应的潜在蜂窝用户的每个蜂窝用户：确定如果设备到设备对与该每个蜂窝用户共享资源时的信道速率；以及，对所确定的信道速率和与除该每个蜂窝用户之外的其他蜂窝用户的信道速率求和，以作为如果设备到设备对与该每个蜂窝用户共享资源时的系统和速率。
在本公开的另一实施例中，资源分配模块可以进一步被配置为：获得所确定的系统和速率中的最大值；以及将分派给对应于系统和速率中最大值的蜂窝用户的资源分配给所述设备到设备对。
在本公开的进一步的实施例中，信道状况可以由当前时间间隔的信道速率、当前时间间隔的信噪比、当前时间间隔的路径损耗、以及当前时间间隔的路径增益中的任一者来表示。
在本公开的仍一实施例中，其中信道状况可以由当前时间间隔的信道质量和在之前时间间隔获得的信道速率来表示。
在本公开的又一实施例中，信道状况由因子来表示：
W d T = log 2 ( 1 + P d h dd 2 / N 0 ) Σ t = 1 T - 1 R d t
其中T指示当前时间间隔的索引；d指示设备到设备对的索引；Pd指示设备到设备对中的发射器的发射功率；hdd指示从设备到设备对中的发射器到接收器的信道响应；N0指示热噪声功率；指示之前时间间隔t的设备到设备对d的信道速率。
接着将进一步参见图6来描述如这里提供的用于分配用于设备到设备通信的资源的另一装置。如图6中所图示的，装置600可以包括共享信道速率确定模块601、非共享信道速率确定模块602、速率差确定模块603、以及资源分配单元604。共享信道速率确定模块601可以被配置为确定如果每个设备到设备对与相应的潜在蜂窝用户共享资源时的信道的共享信道速率。非共享信道速率确定模块602可以被配置为确定如果该每个设备到设备对不与相应的潜在蜂窝用户共享资源时的信道的非共享信道速率。速率差确定模块603可以被配置为针对该每个设备到设备对，确定共享信道速率与对应的非共享信道速率之间的速率差。资源分配模块604可以被配置为基于用于该每个设备到设备对的速率差，来将分派给蜂窝用户的资源分配给设备到设备对。
在本公开的实施例中，用于该每个设备到设备对的速率差可以形成表，表中的元素表示对应于设备到设备对和潜在蜂窝用户的速率差，并且其中资源分配模块被配置为通过查找表中的数据来执行资源分配。
在本公开的另一实施例中，资源分配模块604可以进一步被配置为找到表中的最大值；将被分派给对应于最大值的蜂窝用户的资源分配给对应于最大值的设备到设备对；以及删除最大值所在的行和列的元素。
除此之外，还提供了包括如参照图5描述的装置500的网络节点和包括如参照图6描述的装置600的另一网络节点。
应该注意到如包括在装置500、600和网络节点中的相应的模块的操作基本上对应于如前参照图3至4描述的相应的方法步骤。因此，对于关于这些模块的操作的细节，请参见参照图3至4的本公开的方法的之前的描述。
此外，发明人已经对如本公开中提供的技术方案和现有技术中的随机分配方案执行仿真。所有的仿真针对DL传输进行；在这些仿真中，使用如表2中列出的下面的参数假设。
表2参数假设
根据如本公开中建议的资源分配方案，能够允许多个D2D对共享相同信道和/或允许一个D2D对共享多个信道。因此，在这些仿真中，分别在下面的约束下对各种方案仿真：
约束1：多于一个D2D对可以与一个蜂窝共享相同的子载波，并且一个D2D对能够仅仅使用一个蜂窝用户的资源进行传输。
约束2：仅仅一个D2D对可以与一个蜂窝共享相同的子载波，并且一个D2D对能够仅仅使用一个蜂窝用户的资源进行传输。
约束3：仅仅一个D2D对可以与一个蜂窝共享相同的子载波，并且一个D2D对能够使用多于一个蜂窝用户的资源进行传输。
参见图7，图7示意性地图示了在约束1下根据优化分配(OA)方案、贪婪分配(GA)方案以及随机分配(RA)方案的不同数据的D2D用户的系统速率。OA方案为通过列出所有可能的资源分配方式并且从中挑选最大化系统速率的一个方式作为最终分配结果来达到全局优化的穷举方案，其为非确定性多项式的NP困难(NP-hard)方式，并且将消耗大量的计算资源。实践中，出于巨大量的计算，OA方案不会被采用；但是，这里对其仿真以与如本公开中所提供的方案比较。从图7中，清楚的是，OA方案并未超出GA方案很多，而GA方案优于随机分配算法很多。此外，能够看出，随着用户数目的增加，和速率持续上升，这是因为共信道干扰比用户的接收功率低得多。
图8示意性地图示了在约束2下根据GA方案、值表(VT)方案以及RA方案的不同数目的D2D用户的系统速率。仿真结果表明当D2D用户数目超过10时，系统和速率的增加速率变慢，这是因为约束2限制了将一个蜂窝用户的资源分派给多个对。但是，随着D2D用户数目的增加，具有较好信道状况的用户被分派资源的概率同样增加，其能够反过来导致系统和速率的增加。能够将这认为是多用户分集的效果。
接着，参见图9，图9示意性地图示了在约束3下根据VT方案的不同数目的D2D用户的系统速率与如图7和8中所图示的仿真结果的比较。图9示出了约束3下的VT方案能够达到所有方案中的最好性能，因为约束3允许一个D2D对共享多于一个蜂窝用户的资源。
图10示意性地图示了约束1下根据GA方案、GP方案以及RA方案的不同D2D用户数目的系统速率。从这些曲线中，能够看出约束1的GA方案和GP方案可以具有类似的性能，这意味着在约束1下公平性考虑并未折衷系统容量。
进一步参见图11，图11示意性地图示了在约束2下根据GA方案、GP方案、以及RA方案的不同数目的D2D用户的系统速率。如所图示的，随着D2D用户数目增加，和速率增加，但是当D2D对数目大于资源单元数目时，其开始减少。这是因为约束2定义仅仅一个对能够重用一个资源单元，这限制了和速率的增加。
图12示意性地图示了在约束1下根据GA方案、GP方案以及RA方案的D2D对的信道速率分布，并且D2D用户数目为16。从这一图中，能够看出GA方案和GP方案在该约束之下具有类似结果。这指示公平性的引入并未贡献于系统性能，因为约束1允许向所有对分派频率资源。
进一步参见图13，图13示意性地图示了在约束2下根据GA方案、GP方案、以及RA方案的D2D对的信道速率分布。很清楚在约束2下使用GP方案的信道速率分布非常陡峭，这意味着该方案是三个分配中最公平的分配方案。
尽管已经对下行传输进行仿真，但是能够预期到上行传输中的结果类似于下行传输中的那些。
至此，已经通过特定的优选实施例参照所附附图描述了本公开。但是，应该注意到，本公开不限于所阐述的以及所提供的特定实施例，而是可以在本公开的范围内做出各种修改。
此外，本发明的实施方式可以以软件、硬件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的方法和系统可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD－ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本实施例的系统及其组件可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
虽然已经参考目前考虑到的实施方式描述了本发明，但是应当理解本发明不限于所公开的实施方式。相反，本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。以下权利要求的范围符合最广泛解释，以便覆盖所有这样的修改及等同结构和功能。

Claims (20)

1.一种分配用于设备到设备通信的资源的方法，包括：
从需要被分配资源并且基于信道状况按照降序来排序的设备到设备对中，选择在所述设备到设备对中排名第一的设备到设备对；
确定如果所述设备到设备对与相应的潜在蜂窝用户共享资源时的信道的系统和速率；以及
基于所述确定的系统和速率来将被分派给蜂窝用户的资源分配给所述设备到设备对。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定系统和速率包括，针对所述相应的潜在蜂窝用户中的每个蜂窝用户：
确定如果所述设备到设备对与所述每个蜂窝用户共享资源时的信道速率；以及
对所述确定的信道速率以及除所述每个蜂窝用户外的其他蜂窝用户的信道速率求和，以作为如果所述设备到设备对与所述每个蜂窝用户共享资源时的所述系统和速率。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述分配资源包括：
获得所述确定的系统和速率中的最大值；以及
将被分派给对应于所述最大值的蜂窝用户的资源分配给所述设备到设备对。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述信道状况由以下中的任一个来表示：
当前时间间隔的信道速率；
所述当前时间间隔的信噪比；
所述当前时间间隔的路径损耗；以及
所述当前时间间隔的路径增益。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述信道状况由当前时间间隔的信道质量和之前时间间隔获得的信道速率来表示。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述信道状况由因子来表示：
W d T = log 2 ( 1 + P d h dd 2 / N 0 ) Σ t = 1 T - 1 R d t
其中T指示当前时间间隔的索引；d指示所述设备到设备对的索引；Pd指示所述设备到设备对中的发射器的发射功率；hdd指示从所述设备到设备对的所述发射器到接收器的信道响应；N0指示热噪声功率；指示所述设备到设备对d在所述之前时间间隔t的信道速率。
7.一种分配用于设备到设备通信的资源的方法，包括：
确定如果每个设备到设备对与相应的潜在蜂窝用户共享资源时的信道的共享信道速率；
确定如果所述每个设备到设备对不与所述相应的潜在蜂窝用户共享资源时的信道的非共享信道速率；
针对所述每个设备到设备对，确定所述共享信道速率同与之对应的所述非共享信道速率之间的速率差；以及
基于针对所述每个设备到设备对的所述速率差，将被分派给蜂窝用户的资源分配给设备到设备对。
8.根据权利要求7所述的方法，其中针对所述每个设备到设备对的所述速率差形成表，所述表中的元素表示对应于设备到设备对和潜在蜂窝用户的速率差，并且其中所述分配资源通过查找所述表中的数据来执行。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述分配资源包括：
找到所述表中的最大值；
将被分派给对应于所述最大值的蜂窝用户的资源分配给对应于所述最大值的设备到设备对；以及
删除所述最大值所在的行和列中的元素。
10.一种用于分配用于设备到设备通信的资源的装置，包括：
通信对选择模块，被配置为从需要被分配资源并且基于信道状况按照降序来排序的设备到设备对中，选择在所述设备到设备对中排名第一的设备到设备对；
和速率确定模块，被配置为确定如果所述设备到设备对与相应的潜在蜂窝用户共享资源时的信道的系统和速率；以及
资源分配模块，被配置为基于所述确定的系统和速率，将被分派给蜂窝用户的资源分配给所述设备到设备对。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述和速率确定模块进一步被配置为，针对所述相应的潜在蜂窝用户中的每个蜂窝用户：
确定如果所述设备到设备对与所述每个蜂窝用户共享资源时的信道速率；以及
对所述确定的信道速率以及除所述每个蜂窝用户外的其他蜂窝用户的信道速率求和，以作为如果所述设备到设备对与所述每个蜂窝用户共享资源时的所述系统和速率。
12.根据权利要求10或11所述的装置，其中所述资源分配模块进一步被配置为：
获得所述确定的系统和速率中的最大值；以及
将被分派给对应于最大值的蜂窝用户的资源分配给所述设备到设备对。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的装置，其中所述信道状况由以下中的任一个来表示：
当前时间间隔的信道速率；
所述当前时间间隔的信噪比；
所述当前时间间隔的路径损耗；以及
所述当前时间间隔的路径增益。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的装置，其中所述信道状况由当前时间间隔的信道质量和之前时间间隔获得的信道速率来表示。
15.根据权利要求14所述的装置，其中所述信道状况由因子来表示：
W d T = log 2 ( 1 + P d h dd 2 / N 0 ) Σ t = 1 T - 1 R d t
其中T指示当前时间间隔的索引；d指示所述设备到设备对的索引；Pd指示所述设备到设备对中的发射器的发射功率；hdd指示从所述设备到设备对的所述发射器到接收器的信道响应；N0指示热噪声功率；指示所述设备到设备对d在所述之前时间间隔t的信道速率。
16.一种用于分配用于设备到设备通信的资源的装置，包括：
共享信道速率确定模块，被配置为确定如果每个设备到设备对与相应的潜在蜂窝用户共享资源时的信道的共享信道速率；
非共享信道速率确定模块，被配置为确定如果所述每个设备到设备对不与所述相应的潜在蜂窝用户共享资源时的信道的非共享信道速率；
速率差确定模块，被配置为针对所述每个设备到设备对，确定所述共享信道速率与所述对应的非共享信道速率之间的速率差；以及
资源分配模块，被配置为基于针对所述每个设备到设备对的所述速率差，将被分派给蜂窝用户的资源分配给设备到设备对。
17.根据权利要求16所述的装置，其中针对所述每个设备到设备对的所述速率差形成表，所述表中的元素表示对应于设备到设备对和潜在蜂窝用户的速率差，并且其中所述资源分配模块被配置为通过查找所述表中的数据来执行所述资源分配。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述资源分配模块进一步被配置为：
找到所述表中的最大值；
将被分派给对应于所述最大值的蜂窝用户的资源分配给对应于所述最大值的设备到设备对；以及
删除所述最大值所在的行和列中的元素。
19.一种网络节点，包括根据权利要求10至15中任一项所述的装置。
20.一种网络节点，包括根据权利要求16至18中任一项所述的装置。
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