CN106028348B - 一种d2d通信系统中用于蜂窝用户的资源分配方法 - Google Patents

一种d2d通信系统中用于蜂窝用户的资源分配方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106028348B
CN106028348B CN201610543524.4A CN201610543524A CN106028348B CN 106028348 B CN106028348 B CN 106028348B CN 201610543524 A CN201610543524 A CN 201610543524A CN 106028348 B CN106028348 B CN 106028348B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phone user
indicate
sub
matrix
carrierk
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610543524.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106028348A (zh
Inventor
陈明
徐浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
White Box Shanghai Microelectronics Technology Co ltd
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201610543524.4A priority Critical patent/CN106028348B/zh
Publication of CN106028348A publication Critical patent/CN106028348A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106028348B publication Critical patent/CN106028348B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/14—Spectrum sharing arrangements between different networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/54—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria
    • H04W72/541—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria using the level of interference

Abstract

本发明公开了一种D2D通信系统中用于蜂窝用户的资源分配方法，考虑了D2D用户复用所有蜂窝用户资源的复杂场景，最大限度地提高系统的频谱利用率。在D2D用户功率固定的情况下，本发明将原来的混合整数规划问题等效转化为指派为题，从而可以用简单的低复杂度算法得到原问题的最优解，有效地降低了蜂窝用户与D2D用户之间的共信道干扰。

Description

一种D2D通信系统中用于蜂窝用户的资源分配方法
技术领域
本发明涉及D2D通信领域，尤其涉及一种D2D通信系统中用于蜂窝用户的资源分配方法。
背景技术
近年来，随着无线业务的高速增长，频谱资源日益短缺，D2D(Device-to-Device)通信技术可以极大提升系统的频谱利用率，所以被建议在第五代移动通信系统中采用。D2D通信允许相邻用户直接通信，而不需要经过基站，因此，D2D通信具有降低传输时延、减少能量消耗的优点。同时，由于D2D用户对之间通常距离较近，发射功率较小，D2D用户可以复用蜂窝用户的频率资源进行通信，从而可以极大地提高系统频谱效率。
然而，虽然D2D用户复用蜂窝用户的频率资源进行通信可以有效提高系统的频谱效率，但是也会对相互之间造成共信道干扰问题。通常使用有效的资源分配和功率控制算法减小同频干扰。
发明内容
发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种D2D通信系统中用于蜂窝用户的资源分配方法，可以有效减小用户之间的同频干扰问题。
技术方案：本发明所述的D2D通信系统中用于蜂窝用户的资源分配方法包括以下步骤：
S1、在D2D通信系统中蜂窝用户的功率矩阵q固定时，计算得到系数矩阵其中，为C的元素，M为蜂窝用户的个数，K为子载波的个数；
S2、将C中每一行的元素减去该行最小的元素，每一列的元素减去对应列最小的元素，从而得到C的约化矩阵；
S3、用最少的水平或垂直直线覆盖约化矩阵中所有的0元素，若直线的数量等于M，若否，执行S4，若是，执行S5；
S4、选择约化矩阵中未被覆盖元素的最小数，将每个未被覆盖的元素减去该最小数，被二次覆盖的元素加上该最小数，返回S3；
S5、从0元素中选择M个独立的0元素，令对应的指示变量为1，其他的指示变量为0，从而得到指示变量矩阵α的最优解，其中，指示变量矩阵α中的指示变量为1时，表示为蜂窝用户m分配子载波k。
其中，系数矩阵C的元素的计算公式为：
式中，下标m表示蜂窝用户的编号，上标k表示子载波的编号，下标n、n'表示D2D对的编号，N表示D2D对的个数，M表示蜂窝用户的个数，δ表示充分小的数，Pm表示表示蜂窝用户m的最大功率，rm表示蜂窝用户m的最小速率约束，表示在子载波k上蜂窝用户m到基站b的信道系数，表示在子载波k上蜂窝用户m到D2D对n的信道系数，表示D2Dn的发射机在子载波k上的发射功率，表示在子载波k上D2D对n的发射机到基站b的信道系数，表示在子载波k上D2D对n的发射机到接收机的信道系数，表示在子载波k上D2D发射机n'到D2D接收机n的信道系数,表示D2Dn'的发射机在子载波k上的发射功率，N0表示噪声功率。
进一步的，该方法还包括步骤：
S6、根据下式计算得到功率矩阵
其中，表示蜂窝用户m在子载波k上的发射功率。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明考虑了D2D用户复用所有蜂窝用户资源的复杂场景，最大限度地提高系统的频谱利用率。在D2D用户功率固定的情况下，本发明将原来的混合整数规划问题等效转化为指派为题，从而可以用简单的低复杂度算法得到原问题的最优解，有效地降低了蜂窝用户与D2D用户之间的共信道干扰。当需要对D2D用户的功率进行进一步优化的时候，可以采用迭代算法分步优化，此时，本发明可以作为中间步骤。
附图说明
图1是本实施例涉及的D2D通信系统示意图；
图2是本实施例的流程示意图。
具体实施方式
本实施例的D2D通信系统如图1所示，图1中，BS为基站，D2D-Tx和D2D-Rx分别表示D2D对的发射机和接收机，实线箭头表示有用信号，虚线箭头表示干扰信号。D2D通信系统中有一个基站、M个蜂窝用户和N个D2D对，蜂窝用户和D2D对集合分别记作和考虑SISO通信，也即所有发射机和接收机都只有一个天线。系统具有K个可用子载波，将其集合记为假设K＝M，每个蜂窝用户使用不同的子载波进行通信，每个D2D用户复用所有子载波。用指示变量指示用户m是否使用子载波k，也即如果用户m分配到子载波k，则否则，蜂窝用户m在子载波k上的信干噪比为
其中，表示蜂窝用户m在子载波k上的发射功率，表示在子载波k上蜂窝用户m到基站的信道系数；类似地，和分别表示D2D发射机n在子载波k上的发射功率以及到基站的信道系数；N0表示噪声功率。D2D接收机n在子载波k上的信干噪比为
其中，和分别表示蜂窝用户m和D2D发射机n'在子载波k上到D2D接收机n的信道系数。记则在D2D用户功率q固定时，最大化D2D用户和速率并保证蜂窝用户QoS要求的优化问题可以表述如下
上述问题是一个混合整数规划问题，很难求得α和p的最优解。本发明先将其等效表示成一个指派问题，然后提出了一个低复杂度的方案得到α和p的最优解。
如图2所示，本发明实施例具体包括以下步骤：
S1、在D2D通信系统中蜂窝用户的功率矩阵q固定时，计算得到系数矩阵其中，为C的元素，
其中，系数矩阵C的元素的计算公式为：
式中，下标m表示蜂窝用户的编号，上标k表示子载波的编号，下标n、n'表示D2D对的编号，N表示D2D对的个数，M表示蜂窝用户的个数，δ表示充分小的数，Pm表示表示蜂窝用户m的最大功率，rm表示蜂窝用户m的最小速率约束，表示在子载波k上蜂窝用户m到基站b的信道系数，表示在子载波k上蜂窝用户m到D2D对n的信道系数，表示D2Dn的发射机在子载波k上的发射功率，表示在子载波k上D2D对n的发射机到基站b的信道系数，表示在子载波k上D2D对n的发射机到接收机的信道系数，表示在子载波k上D2D发射机n'到D2D接收机n的信道系数,表示D2Dn'的发射机在子载波k上的发射功率，N0表示噪声功率。
S2、将C中每一行的元素减去该行最小的元素，每一列的元素减去对应列最小的元素，从而得到C的约化矩阵。
S3、用最少的水平或垂直直线覆盖约化矩阵中所有的0元素，若直线的数量等于M，若否，执行S4，若是，执行S5。
S4、选择约化矩阵中未被覆盖元素的最小数，将每个未被覆盖的元素减去该最小数，被二次覆盖的元素加上该最小数，返回S3。
S5、从0元素中选择M个独立的0元素，令对应的指示变量为1，其他的指示变量为0，从而得到指示变量矩阵α的最优解，其中，指示变量矩阵α中的指示变量为1时，表示为蜂窝用户m分配子载波k。
S6、根据下式计算得到功率矩阵的最优解；
其中，表示蜂窝用户m在子载波k上的发射功率。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (2)

1.一种D2D通信系统中用于蜂窝用户的资源分配方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
S1、在D2D通信系统中蜂窝用户的功率矩阵q固定时，计算得到系数矩阵其中，为C的元素，M为蜂窝用户的个数，K为子载波的个数，系数矩阵C的元素的计算公式为：
式中，下标m表示蜂窝用户的编号，上标k表示子载波的编号，下标n、n'表示D2D对的编号，N表示D2D对的个数，M表示蜂窝用户的个数，δ表示充分小的数，Pm表示表示蜂窝用户m的最大功率，rm表示蜂窝用户m的最小速率约束，表示在子载波k上蜂窝用户m到基站b的信道系数，表示在子载波k上蜂窝用户m到D2D对n的信道系数，表示D2Dn的发射机在子载波k上的发射功率，表示在子载波k上D2D对n的发射机到基站b的信道系数，表示在子载波k上D2D对n的发射机到接收机的信道系数，表示在子载波k上D2D发射机n'到D2D接收机n的信道系数,表示D2Dn'的发射机在子载波k上的发射功率，N0表示噪声功率；
S2、将C中每一行的元素减去该行最小的元素，每一列的元素减去对应列最小的元素，从而得到C的约化矩阵；
S3、用最少的水平或垂直直线覆盖约化矩阵中所有的0元素，判断直线的数量是否等于M，若否，执行S4，若是，执行S5；
S4、选择约化矩阵中未被覆盖元素的最小数，将每个未被覆盖的元素减去该最小数，被二次覆盖的元素加上该最小数，返回S3；
S5、从0元素中选择M个独立的0元素，令对应的指示变量为1，其他的指示变量为0，从而得到指示变量矩阵α的最优解，其中，指示变量矩阵α中的指示变量为1时，表示为蜂窝用户m分配子载波k。
2.根据权利要求1所述的D2D通信系统中用于蜂窝用户的资源分配方法，其特征在于，该方法还包括步骤：
S6、根据下式计算得到功率矩阵
其中，表示蜂窝用户m在子载波k上的发射功率。
CN201610543524.4A 2016-07-11 2016-07-11 一种d2d通信系统中用于蜂窝用户的资源分配方法 Active CN106028348B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610543524.4A CN106028348B (zh) 2016-07-11 2016-07-11 一种d2d通信系统中用于蜂窝用户的资源分配方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610543524.4A CN106028348B (zh) 2016-07-11 2016-07-11 一种d2d通信系统中用于蜂窝用户的资源分配方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106028348A CN106028348A (zh) 2016-10-12
CN106028348B true CN106028348B (zh) 2019-04-30

Family

ID=57109789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610543524.4A Active CN106028348B (zh) 2016-07-11 2016-07-11 一种d2d通信系统中用于蜂窝用户的资源分配方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106028348B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107241736B (zh) * 2017-05-17 2021-02-09 东南大学 一种d2d用户与蜂窝用户共享频谱的信道分配方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103889061A (zh) * 2014-02-18 2014-06-25 南京邮电大学 一种基于多载波通信的d2d用户资源分配方法
CN104254130A (zh) * 2014-09-09 2014-12-31 北京邮电大学 D2d用户链接与蜂窝用户共享资源的分配方法、装置及系统
CN104333910A (zh) * 2014-11-03 2015-02-04 电子科技大学 蜂窝网络下的联合功率控制的d2d通信资源分配方法
CN104796990A (zh) * 2015-03-25 2015-07-22 上海交通大学 蜂窝异构网络中基于功率控制的d2d资源分配方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3451750B1 (en) * 2012-05-31 2021-04-21 Interdigital Patent Holdings, Inc. Device-to-device (d2d) cross link power control

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103889061A (zh) * 2014-02-18 2014-06-25 南京邮电大学 一种基于多载波通信的d2d用户资源分配方法
CN104254130A (zh) * 2014-09-09 2014-12-31 北京邮电大学 D2d用户链接与蜂窝用户共享资源的分配方法、装置及系统
CN104333910A (zh) * 2014-11-03 2015-02-04 电子科技大学 蜂窝网络下的联合功率控制的d2d通信资源分配方法
CN104796990A (zh) * 2015-03-25 2015-07-22 上海交通大学 蜂窝异构网络中基于功率控制的d2d资源分配方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Joint channel allocation and power control for underlay D2D transmission;Setareh Maghsudi and Slawomir Stańczak;《2015 IEEE International Conference on Communications (ICC)》;20150910;全文
Resource Allocation for Device-to-Device Communication Underlaying Cellular Networks: An Alternating Optimization Method;Wentao Zhao and Shaowei Wang;《IEEE Communications Letters》;20150611;第19卷(第8期);全文

Also Published As

Publication number Publication date
CN106028348A (zh) 2016-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
He et al. Leakage-aware energy-efficient beamforming for heterogeneous multicell multiuser systems
CN104105158B (zh) 一种基于d2d中继通信的中继选择方法
CN103533529B (zh) 一种提高d2d系统能效的资源复用的方法和系统
CN101951307B (zh) 在CoMP下的小区协作集的选择方法
KR102202935B1 (ko) 대규모 다중 안테나 무선통신 시스템에서 에너지 효율적인 신호 전송 방법 및 장치
JP5697622B2 (ja) 移動通信システム及びそのリモート無線ユニットクラスタリング方法
CN103596120B (zh) 宏蜂窝和小蜂窝异构网络中的d2d通信方法
CN108093411B (zh) D2d通信网络中基于信道签名的资源调度优化方法
CN107466069A (zh) 无线网络中基于双连接与非正交多址接入的能效优化方法
CN104703270B (zh) 适用于异构无线蜂窝网络的用户接入和功率分配方法
CN102821391B (zh) 基于距离比的d2d链路频谱分配方法
CN103415077A (zh) 一种联合中继选择和功率分配的方法和系统
CN102291842B (zh) 一种考虑用户QoS的虚拟MIMO配对方法
CN101895891A (zh) 一种小区间干扰协调方法和实现该方法的装置
CN104918257A (zh) 中继协同异构蜂窝网络d2d通信资源分配方法
CN106059733A (zh) 一种解调参考信号增强的方法及相关设备
CN104168574B (zh) 一种混合蜂窝系统中基于干扰适变选择的上行传输方法
CN105188147A (zh) 一种基于功率控制的lte-a系统全双工资源分配方法
CN106028348B (zh) 一种d2d通信系统中用于蜂窝用户的资源分配方法
CN106413098B (zh) D2d网络中一种基于中断概率的资源分配方法
Cohen et al. Joint scheduling and fast cell selection in OFDMA wireless networks
CN103974266B (zh) 一种中继传输的方法、设备及系统
CN102186213A (zh) 基于异构中继无线网络系统架构的上行无线资源管理方法
CN103281695B (zh) 一种多跳中继网络频谱规划方法
CN103428866B (zh) 基于邻信道干扰的信道和功率的分配系统及分配方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210408

Address after: 201306 building C, No. 888, Huanhu West 2nd Road, Lingang New Area, Pudong New Area, Shanghai

Patentee after: Shanghai Hanxin Industrial Development Partnership (L.P.)

Address before: 210096 No. four archway, 2, Jiangsu, Nanjing

Patentee before: SOUTHEAST University

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230920

Address after: 201615 room 301-6, building 6, no.1158, Jiuting Central Road, Jiuting Town, Songjiang District, Shanghai

Patentee after: White box (Shanghai) Microelectronics Technology Co.,Ltd.

Address before: 201306 building C, No. 888, Huanhu West 2nd Road, Lingang New Area, Pudong New Area, Shanghai

Patentee before: Shanghai Hanxin Industrial Development Partnership (L.P.)

TR01 Transfer of patent right