CN107431984B - 用于设备到设备通信铺设蜂窝网络的功率分配 - Google Patents

Abstract

一种用于配置设备到设备(D2D)对和蜂窝无线设备的方法和网络节点，该蜂窝无线设备配置成具有与其中驻存蜂窝无线设备的网络小区的服务网络设备的直接链路。方法包括：接收对于D2D对、蜂窝无线设备和至少一个近邻干扰水平的信道状态信息(CSI)数据；确定使D2D对和蜂窝无线设备传输配对的可行性条件；确定对于D2D对和蜂窝无线设备传输的配对的功率分配，该功率分配基于D2D对和蜂窝无线设备传输的总和速率；以及至少部分基于所确定的功率分配来配置D2D对和蜂窝无线设备。

Description

用于设备到设备通信铺设蜂窝网络的功率分配

技术领域

本公开涉及设备到设备(D2D)操作、D2D通信、网络覆盖、共存、无线电发射和干扰减轻，并且特别涉及优化遗留蜂窝网络上的D2D铺设(D2D underlay)的容量且具备同时D2D和遗留蜂窝无线设备传输。

背景技术

为了实现高数据速率，在第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)中开发包括演进通用移动电信系统(UMTS)陆地无线电接入(EUTRA)和EUTRA网络(EUTRAN)的若干技术。此外，本地服务要求促使在LTE高级中开发更新的技术并且被提出用于“5G”实现。

为了提供本地服务，一个方法使用无线局域网(WLAN)的免许可频谱。另一个方法是在协调和规划网络中的许可频带中的数据传输。针对该第二个方法，广泛研究设备到设备(D2D)通信，其中附近用户可以利用重用的蜂窝资源块直接向彼此传送数据。与蜂窝通信的费用相比，D2D通信由于其本地通信性质而可以提供有较少费用。D2D通信提供未协调通信无法提供的许多益处。

使用D2D通信的一些优势可以总结如下：

·整体网络频谱效率可以随着最佳配置而显著提高；

·由于用户接近引起的低延迟和低功耗；

·因为蜂窝用户和D2D对的同时重用资源而提高无线电资源利用；

·使用一个链路用于直接通信来代替对通过基站的通信使用一个上行链路和一个下行链路，这减少资源使用；以及

·将蜂窝业务卸载到D2D业务使回程网络中的拥挤减少，从而有益于网络中的蜂窝现有用户。

对于D2D通信有许多当前和有前景的应用。例如，D2D在美国由于其安全性和可靠性而在基于LTE的公共安全网络中使用。另外，D2D通信对于蜂窝传输不可达的场景是必需的。

在商业网络中，许多社交网络应用需要识别附近用户。接近用户识别通常采用集中方式处理，其中需要用户在服务器中注册他们的位置信息使得位置信息可以在其他用户之中共享，例如在FACEBOOK中。利用D2D，为了接近发现而不再需要位置注册。对于D2D通信的另一个有前景的应用是电子商务，其中附近代理需要高效输送大量私密数据。

D2D通信的一个挑战是对共存蜂窝用户的干扰。对于D2D支持蜂窝网络(a D2Dunderlying cellular network)，因为蜂窝用户和D2D用户共享频率，需要谨慎控制干扰。为了管理对相同小区中蜂窝用户的干扰，提出若干方法，例如限制D2D传输功率、采用固定助推因子和退避因子来调整D2D功率。提出干扰受限区域，其中D2D用户可以共享位于该区域外的那些蜂窝用户的资源。

在实际多小区网络中，小区间干扰(ICI)是在D2D文献中还未解决的挑战。ICI取决于蜂窝和D2D用户所使用的双工方案和在D2D与蜂窝用户之间共享的资源块。重要的是采用智能方式设置蜂窝用户和D2D功率使得相邻小区中的ICI未超出某一需要的上限。

然而，现有技术方案不是没有问题。中继波束形成是简单且高效技术以便利用多个天线接收器所提供的空间分集。找出最佳D2D和蜂窝用户功率的现有技术的算法为单天线而设计。利用接收器波束形成，所接收的SINR在BS处可以显著提高，从而导致整体频谱效率提高。D2D通信可以在相邻小区中引起大的ICI。在文献中没有描述功率分配算法来限制期望小区中的用户所引起的对邻近小区中的用户的ICI。当前已知算法未设计成：

·使用具有最佳波束形成矢量的多天线BS来提高蜂窝用户的SINR；以及

·在限制相邻小区中产生的最大ICI的情况下使蜂窝用户和D2D的总和速率最大化。

D2D通信可能是双向通信，其中两个设备在相同或不同资源中接收和传送。然而，D2D通信场景还可能包括设备中的一个传送并且另一个接收信号。还可能存在点到多点(例如，多播、广播)场景，在该情况下多个设备从相同传送设备接收信号。该场景对于将至关重要的信息散布到受影响区域中的若干设备的紧急服务或公共安全操作特别有用。术语D2D通信和D2D操作能互换地使用。

典型地，设备在利用无线电接入节点(例如基站)的无线电接入网络的监管下操作。但在一些场景中，设备本身建立构成无线电接入网络的直接通信而没有网络基础设施干预。

在蜂窝网络辅助设备到设备通信(或简单地，网络辅助D2D通信)中，在彼此附近的蜂窝无线设备可以建立直接无线电链路(D2D承载)。尽管蜂窝无线设备通过D2D“直接”承载来通信，它们也维持与它们相应服务基站(例如增强节点B(eNB))的蜂窝连接。该直接链路能互换地叫作网络(NW)链路、D2D-NW链路等。NW链路用于例如D2D通信的资源指派、D2D通信链路的无线电链路质量的维持等。

如此，D2D通信是有前景的特征，其可以潜在地扩展网络容量。在D2D通信场景中，两个蜂窝无线设备(例如，UE)彼此直接通信而没有穿越回程网络的有效载荷。

已经定义D2D通信的三个示例覆盖场景。

覆盖中

在该覆盖场景中，所有通信D2D蜂窝无线设备14在网络覆盖内。在该场景中，D2D蜂窝无线设备可以从至少一个网络节点(例如基站12)接收信号和/或将信号传送到该至少一个网络节点。在该情况下，D2D蜂窝无线设备可以维持与网络的通信链路。网络进而可以确保D2D通信未引起不必要的干扰。覆盖中也能互换地称为网络中(IN)覆盖。

覆盖外

在该场景中，彼此通信的D2D蜂窝无线设备不在网络节点覆盖下。在该场景中，D2D蜂窝无线设备无法从网络节点中的任一个接收信号和/或将信号传送到网络节点中的任一个。典型地，缺乏覆盖是由于在D2D蜂窝无线设备附近完全缺乏网络覆盖而引起。然而，缺乏覆盖也可能由于网络节点中服务于或管理D2D蜂窝无线设备的资源不足而引起。因此在该场景中，网络无法对D2D蜂窝设备提供任何辅助。覆盖外也能互换地称为网络外(OON)覆盖。

部分覆盖

在该场景中，至少一个通信D2D蜂窝无线设备在网络覆盖内，并且至少一个其他D2D蜂窝无线设备不在网络覆盖下，但与在网络覆盖下的D2D蜂窝无线设备通信。如上文提到的，不在网络覆盖下的D2D蜂窝无线设备可以由于在它的附近缺乏任何网络节点或由于在它的附近在网络节点中的任一个中的资源不足而引起。部分覆盖也能互换地叫作部分网络(PN)覆盖。

在两个节点之间或甚至在长期演进(LTE)网络中的一组附近节点之中建立直接通信是提高蜂窝网络的频谱效率的有前景的方式。实现设备到设备(D2D)通信的潜在改进取决于高效解决资源和功率分配问题。然而，提出的对于这些问题的技术方案还不成熟。在现实蜂窝环境中，有多个蜂窝设备和D2D对试图接入共享资源池。通常每个节点有权使用多个资源块(RB)并且每个RB还被分配给小区之间的多个干扰设备，即相邻小区之中的资源重用。此外，上行链路或下行链路资源可以用于D2D通信。任何现实D2D资源分配制定应考虑前面提到的因素。现有工作未解决全部的这些因素。文献中的研究提出给予高度次优性能的简单假启发法，而可用的最佳解仅在简化蜂窝通信模型下实现。

D2D通信可能在相邻小区中引起大的ICI。文献中可用的当前算法未设计成在限制相邻小区中产生的最大ICI的情况下使蜂窝和D2D设备的组合总和速率最大化。

D2D通信可能是双向通信，其中两个设备在相同或不同资源中接收和传送。然而，D2D通信还可能包括其中设备中的一个传送并且另一个接收信号的场景。还可能存在点到多点(例如，多播、广播)场景，在该情况下多个设备从相同传送设备接收信号。该场景对于将至关重要的信息散布到受影响区域中的若干设备的紧急服务或公共安全操作特别有用。术语D2D通信和D2D操作在本文能互换地使用。

典型地，设备在利用无线电接入节点(例如，基站)的无线电接入网络的监管下操作。然而，在一些场景中，设备本身建立构成无线电接入网络的直接通信而没有网络基础设施的干预。

已知研究提出给予高度次优性能的简单启发法，而可用最佳解在简化蜂窝通信模型下实现。例如，在一个已知设置中，在下行链路传输中对铺设于蜂窝设备的D2D设备提供最佳资源分配技术方案而未对D2D功率施加任何约束。在另一个已知设置中，在上行链路传输中通过将原始问题分成三个子问题并且对它们单独求解而对铺设于蜂窝用户的D2D设备提供次优资源分配技术方案。在另一个已知设置中，做出每个D2D对有权使用它的小区中的所有RB而未使它们与特定蜂窝设备匹配这一假设。此外，一些已知的提议方法仅考虑单RB场景或仅考虑单小区场景。一些已知的提议方法试图同时对D2D设备和对应的蜂窝设备计算功率分配。还存在对资源分配使用博弈论方法的已知设置。这些已知工作提出的方法并未确保任何网络相关度量将被优化。

发明内容

本实施例有利地提供用于配置D2D对和蜂窝无线设备的方法和网络设备。根据一个方面，提供用于配置D2D对和蜂窝无线设备的方法。该蜂窝无线设备配置成具有与其中驻存蜂窝无线设备的网络小区的服务网络设备的直接链路。方法包括：接收对于D2D对、蜂窝无线设备和至少一个近邻干扰水平的信道状态信息(CSI)数据；确定使D2D和蜂窝无线设备传输配对的可行性条件；确定对于D2D对和蜂窝无线设备传输的配对的功率分配，该功率分配基于D2D对和蜂窝无线设备传输的总和速率；以及至少部分基于所确定的功率分配来配置D2D对和蜂窝无线设备。

根据该方面，在一些实施例中，方法进一步包括确定D2D对处的多个波束矢量。在一些实施例中，确定对于D2D对和蜂窝无线设备传输的配对的功率分配包括确定对于蜂窝无线设备的传输功率(Pc)和对于D2D对的传输功率(Pd)。

在一些实施例中，CSI数据包括对应于以下中的至少一个的信息：D2D对之间的信道响应；蜂窝无线设备与网络设备之间的信道响应；D2D传送器与网络设备之间的干扰信道；蜂窝无线设备与D2D对的接收设备之间的干扰信道；D2D对与近邻基站之间的小区间干扰(ICI)信道；以及蜂窝无线设备与近邻基站之间的ICI信道。

在一些实施例中，确定使D2D对和蜂窝无线设备传输配对的可行性条件包括确定在蜂窝无线设备与D2D对之间共享相同物理资源块(PRB)时是否满足预定准则。在一些实施例中，该预定准则包括对于D2D对和蜂窝无线设备的预定义信噪比(SINR)阈值以及至少一个预定义ICI信道阈值。

在一些实施例中，如果确定不满足使D2D对和蜂窝无线设备传输配对的可行性条件，方法进一步包括计算每个资源块(RB)上的可接受功率水平以满足主小区和相邻小区中的一个中干扰蜂窝设备处的预先规定的信号噪声干扰比(SINR)、确定D2D对之间服从于每个RB上所计算的满足预先规定的SINR的可接受功率水平的D2D数据传输速率以及基于所确定的D2D数据传输速率选择D2D对与其RB要与D2D对共享的干扰无线蜂窝设备之间共享RB的配对。

在一些实施例中，确定D2D数据传输速率基于D2D对的信道的估计。在一些实施例中，方法进一步包括确定蜂窝无线设备和D2D对的可实现数据速率的总和。在一些实施例中，计算满足预先规定的SINR的可接受功率水平包括将D2D对的传输功率总和约束为小于最大功率水平。在一些实施例中，方法进一步包括迭代地搜索满足可行性条件的D2D对和蜂窝无线设备配对。

根据另一个方面，提供用于配置D2D对和蜂窝无线设备的网络设备。该蜂窝无线设备配置成具有与其中驻存蜂窝无线设备的网络小区的服务网络设备的直接链路。网络设备包括接收器，其配置成接收对于D2D对、蜂窝无线设备和至少一个近邻干扰水平的CSI数据。网络设备包括处理电路，其具有存储器、处理器，该存储器与处理器通信。存储器具有指令，其在由处理器执行时使处理器配置成：确定使D2D对和蜂窝无线设备传输配对的可行性条件；确定对于D2D对和蜂窝无线设备传输的配对的功率分配，该功率分配基于D2D对和蜂窝无线设备传输的总和速率；以及至少部分基于所确定的功率分配来配置D2D对和蜂窝无线设备。

在一些实施例中，处理器进一步配置成确定多个波束矢量。在一些实施例中，确定对于D2D对和蜂窝无线设备传输的配对的功率分配包括确定对于蜂窝无线设备的传输功率(Pc)和对于D2D对的传输功率(Pd)。

在一些实施例中，CSI数据包括对应于以下中的至少一个的信息：D2D对之间的信道响应；蜂窝无线设备与网络设备之间的信道响应；D2D传送器与网络设备之间的干扰信道；蜂窝无线设备与D2D对的接收设备之间的干扰信道；D2D对与近邻基站之间的ICI信道；以及蜂窝无线设备与近邻基站之间的ICI信道。

在一些实施例中，确定使D2D对和蜂窝无线设备传输配对的可行性条件包括确定在蜂窝无线设备与D2D对之间共享相同PRB时是否满足预定准则。

在一些实施例中，预定准则包括对于D2D对和蜂窝无线设备的预定义SINR阈值，以及至少一个预定义ICI信道阈值。在一些实施例中，如果确定不满足使D2D对和蜂窝无线设备配对的可行性条件，存储器具有另外的指令，其在由处理器执行时使处理器配置成计算每个RB上的可接受功率水平来满足在主小区和相邻小区中的一个中的干扰蜂窝无线设备处的预先规定的SINR、确定D2D对之间服从于每个RB上所计算的满足预先规定的SINR的最大可接受功率水平的D2D数据传输速率，以及基于所确定的D2D数据传输速率选择D2D对与其RB要与D2D对共享的干扰蜂窝无线设备之间共享RB的配对。

在一些实施例中，确定D2D数据传输速率基于D2D对的信道的估计。在一些实施例中，存储器具有另外的指令，其在由处理器执行时使处理器配置成确定蜂窝无线设备与D2D对的可实现数据速率总和。在一些实施例中，计算满足预先规定的SINR的可接受功率水平包括使D2D对的传输功率总和约束为小于最大功率水平。在一些实施例中，存储器具有另外的指令，其在由处理器执行时使处理器配置成迭代地搜索满足可行性条件的D2D对和蜂窝无线设备配对。

根据另一个方面，提供用于配置D2D对和蜂窝无线设备的网络设备。蜂窝无线设备配置成具有与其中驻存蜂窝无线设备的网络小区的服务网络设备的直接链路。网络设备包括：接收器模块，其配置成接收对于D2D对、蜂窝无线设备和至少一个近邻干扰水平的CSI数据；可行性条件确定模块，其配置成确定使D2D对和蜂窝无线设备传输配对的可行性条件；功率分配模块，其配置成确定对于D2D对和蜂窝无线设备传输的配对的功率分配，该功率分配基于D2D对和蜂窝无线设备传输的总和速率；以及配置模块，其配置成至少部分基于所确定的功率分配来配置D2D对和蜂窝无线设备。

附图说明

本实施例以及伴随的其优势和特征的更全面理解在结合附图来看时将通过参考下列详细描述而更容易理解，其中：

图1是支持D2D通信并且包含本公开的功率分配器的无线网络的框图；

图2是支持在多个小区上的D2D通信并且包含本公开的功率分配器的无线网络的框图；

图3是根据本公开的原理对于场景#1的功率约束条件的图；

图4是根据本公开的原理对于场景#2的功率约束条件的图；

图5是根据本公开的原理对于场景#3的功率约束条件的图；

图6是根据本公开的原理对于场景#4的功率约束条件的图；

图7是根据本公开的原理对于场景#5的功率约束条件的图；

图8是根据本公开的原理对于场景#6的功率约束条件的图；

图9是根据本公开的原理对于场景#7的功率约束条件的图；

图10是根据本公开的原理对于场景#8的功率约束条件的图；

图11是根据本公开的原理对于场景#9的功率约束条件的图；

图12是根据本公开的原理对于场景#10的功率约束条件的图；

图13是根据本公开的原理对于场景#11的功率约束条件的图；

图14是根据本公开的原理对于场景#12的功率约束条件的图；

图15是根据本公开的原理对于场景#13的功率约束条件的图；

图16是根据本公开的原理对于场景#14的功率约束条件的图；

图17是根据本公开的原理对于场景#15的功率约束条件的图；

图18是根据本公开的原理对于场景#16的功率约束条件的图；

图19是根据本公开的原理的网络节点的框图；

图20是根据本公开的原理的功率分配的过程的流程图；

图21是根据本公开的备选实施例的功率分配的过程的流程图；

图22是根据本公开的原理的网络节点的备选框图；以及

图23是根据本公开的原理的网络节点的再备选框图。

具体实施方式

本公开提供一个或多个实施例。在一个实施例中，描述下列方法：如与已知方法相比，增加在相同小区内共享相同物理资源块(PRB)的D2D设备和遗留蜂窝或无线接入网络(WAN)设备的吞吐量的方法。具体地，方法确定在功率和干扰约束下的总和速率，以及所定义的服务质量(QoS)要求。

该公开还提供如与已知设置相比在调度蜂窝和D2D设备两者的网络中在现有蜂窝设备的资源块(RB)上高效调度D2D设备的方法和设置。这相比仅仅在正交资源上调度D2D和蜂窝设备的网络实现频谱效率提高。

例如，本公开提供配置D2D和蜂窝无线设备。接收例如对于D2D对、蜂窝无线设备和至少一个近邻干扰水平的信道状态信息(CSI)数据等信息。确定使D2D对和蜂窝无线设备传输配对的可行性条件。确定对于D2D对和蜂窝无线设备传输的配对的功率分配，其中功率分配基于D2D对和蜂窝无线设备传输的总和速率。D2D对和蜂窝无线设备至少部分基于所确定的功率分配来配置。在一个实施例中，至少部分基于所确定的功率分配来配置D2D对和蜂窝无线设备包括在调度蜂窝和D2D设备两者的网络中在现有蜂窝无线设备的RB上调度D2D对。

本公开能适用于多天线网络设备，例如在相同PRB上调度一个蜂窝无线设备蜂窝无线设备和D2D对的基站。可以确定蜂窝无线设备和D2D传送器的功率使得全部总和速率被确定并且在一些实施例中被最大化(即，总或聚合吞吐量)，并且在相邻小区中引起的ICI受到限制。在网络设备中使用接收波束形成以利用空间分集。

在一个实施例中，在有基站(BS)能力的网络设备中执行的步骤包括获得一个或多个信道特定参数以供蜂窝无线设备和D2D传送器使用以分别与网络设备和D2D接收器通信。在下文进一步详述的覆盖场景包括以下中的至少任意两个：网络中(IN)覆盖、网络外(OON)覆盖和部分网络(PN)覆盖。

本公开包括可以在网络设备和有网络能力的蜂窝无线设备中实现的实施例。本文的网络设备可以是蜂窝无线设备的服务网络节点或蜂窝无线设备可以与之建立或维持通信链路和/或可以利用其接收信息(例如经由广播信道)的任何网络设备。

本文描述的实施例使用通用术语“蜂窝无线设备”。然而，蜂窝无线设备14可以是能够通过无线通信而至少通信的任何设备。例如，蜂窝无线设备14可以是无线电通信设备、传感器设备、目标设备、设备到设备蜂窝无线设备、用户设备(UE)、机器型蜂窝无线设备或能够机器到机器通信的蜂窝无线设备、配备有蜂窝无线设备的传感器、平板电脑、移动终端、移动电话、便携式电脑、计算机、家电、汽车、智能电话、便携式电脑嵌入式设备(LEE)、便携式电脑安装设备(LME)、USB软件狗(USB dongle)和客户端设备(CPE)及如本领域内已知的可以传递无线电或无线信号的其他设备。

本文描述的实施例使用通用术语“D2D对”。然而，D2D传送器和接收器可以是任何类型的蜂窝无线设备，其能够通过无线通信而至少通信。这样的UE的示例是传感器、调制解调器、智能电话、机器型(MTC)设备(又叫作机器到机器(M2M)设备)、PDA、iPad、平板电脑、便携式电脑嵌入式设备(LEE)、便携式安装设备(LME)、USB软件狗等。

尽管在该公开中使用来自3GPP LTE(或E-UTRAN)的术语来描述本文的实施例，这不应视为使本发明的范围限制在仅仅前面提到的系统。其他无线系统，包括宽带码分多址(WCDMA)、通用移动电信系统(UMTS)陆地无线电接入频分双工(UTRA FDD)、通用陆地无线电接入时分双工(UTRA TDD)和全球移动通信系统(GSM)/GSM边缘无线电接入网络(GERAN)/增强数据速率GSM演进(EDGE)也可以通过利用该公开内涵盖的想法而获益。

描述在D2D和蜂窝无线设备配置成被单载波(也称为蜂窝无线设备的单载波操作)服务或利用该单载波操作以用于通信或配置成在网络节点中使用或操作单载波时的实施例。然而，实施例也能适用于基于多载波或载波聚合的通信。

本文描述的总和速率最大化算法的计算复杂性是低的。功率和波束权重基本上以闭式获得。给出具有闭式解的四阶方程。然后，在几个候选中选择一对功率以便提高总和速率。算法可以有利地由于它的简单性而在eNB调度器中实现。

此外，总和速率最大化算法得出唯一解，即为帮助提高总和速率而优化的功率和波束矢量。因此，从可观察性的角度来看，如果竞争者使用具有相同约束和目标的相同算法，对相似信道信息获得相同功率。这可以通过测量蜂窝无线设备和D2D的传送器功率、接收器处的SINR和相邻小区中的ICI而观察。

图1是无线通信系统10的框图，该无线通信系统10包括第一网络设备12a和第二网络设备12b。网络设备12a和12b可以例如是基站或长期演进(LTE)增强节点B(“eNB”)并且在整个公开中可以能互换地称为“基站”或“eNB”。从而，基站或eNB只是网络设备12的一个示例但本文公开的方法和设置可以适用于除仅仅基站或eNB以外的网络设备。网络设备12a和12b在该公开中可以统称为“12”。尽管在图1中仅示出两个网络设备12，注意在通信系统10中可以包括超过两个网络设备12。一个或两个网络设备可以包括功率分配器28，其配置成执行该公开中描述的功能。网络设备12服务于网络设备12的覆盖区中的蜂窝无线设备。蜂窝无线设备可以包括两个D2D蜂窝无线设备14a和14b，在本文统称为D2D蜂窝无线设备14。图1还示出与网络设备12通信并且可能还与D2D蜂窝无线设备14b通信的蜂窝无线设备16。

图2是无线通信系统10的框图，该无线通信系统10示出多个网络设备12，每个具有单独的覆盖区域或小区18。如在图1中的，网络设备12中的一个或多个包括功率分配器28，其配置成执行在该公开中描述的功能。在图1和2中，实连接线描绘期望的蜂窝或D2D传输，并且虚连接线描绘来自其他蜂窝和D2D蜂窝无线设备的干扰的示例。图1和2示出两个网络设备或网络设备12、两个D2D设备14和一个蜂窝无线设备16。然而，本公开不限于图1和2中示出的网络设备12、D2D蜂窝无线设备14和蜂窝无线设备16的数量，并且本文描述的方法和设置可以与任何数量的网络设备12、D2D设备14和蜂窝无线设备16一起使用。在下文描述许多不同实施例。

具有单输入多输出(SIMO)波束形成的设备到设备通信

本公开包含后续章节中描述的下列示例实施例。更具体地，本公开的该实施例包括下列步骤：

步骤1：获得对于候选D2D对、候选蜂窝无线设备和至少一个其他小区eNB干扰水平的传送信道的CSI数据；

步骤2：确定使D2D对和蜂窝无线设备传输配对的可行性条件；以及

步骤3：通过确定对于D2D对和蜂窝无线设备传输的配对的功率分配来对D2D/蜂窝无线设备配对的功率分配求解，该功率分配基于D2D对和蜂窝无线设备传输的总和速率。

网络和移动用户节点操作所在的系统参数定义和配置在下文总结。

通信节点和波束形成

在一个实施例中，假设一个蜂窝用户和一个D2D对由如在图1中图示的相同物理小区中的相同网络设备12服务。图1图示其中D2D和蜂窝无线设备由网络设备12a服务并且它们共享物理资源块(PRB)的实施例。在后续实施例中，这可以推广到多个D2D对。此外，下列移动和网络设备假设为配置如下：

·蜂窝无线设备和D2D对配备有单个天线；

·网络设备具有N个天线；

·在网络设备处支持接收波束形成；以及

·w：定义为与蜂窝无线设备关联的单位范数(unit-norm)接收波束形成矢量。

无线电资源管理(RRM)参数和约束

假设关于RRM参数支持下列配置：

·支持上行链路资源共享；

·可以支持部分或完全信道加载。对于完全加载小区，所有正交信道被占据；

·每节点功率约束定义为

和

是蜂窝无线设备的最大功率，

是D2D蜂窝无线设备的最大功率；

·σ²和

分别是在网络设备和D2D蜂窝无线设备接收器中测量的噪声功率水平；

·蜂窝无线设备和D2D蜂窝无线设备对都具有它们从所接收的SINR方面定义的最小QoS要求；

·

和

分别是对蜂窝和D2D蜂窝无线设备保证的最小SINR；以及

·对相邻小区网络设备的最大小区间干扰(ICI)的约束定义为

步骤1：所测量的CSI参数

在服务小区网络节点(即eNB)、D2D对、蜂窝移动蜂窝无线设备(即蜂窝UE)或如指示的相邻小区网络节点处测量信道状态信息(CSI)参数：对如下文定义的下列信道h_D、h_C、g_D、g_C、f_D和f_C测量CSI。测量的相关持续时间和周期可以由网络定义为参数或由网络设备(即eNB)调度器确定为本公开的测量步骤的部分。其中，

·

是D2D设备对之间的信道响应。该响应可以作为来自候选传送D2D设备的授权请求消息的部分而传递给服务网络设备调度器；

·

是蜂窝无线设备和网络设备之间的信道响应。该响应可以由蜂窝无线设备在下行链路(DL)上测量并且作为来自蜂窝无线设备的授权请求消息的部分而传递给服务网络设备调度器，或信道响应可以由服务网络设备在上行链路(UL)上测量；

·

是如由服务基站测量的D2D传送器与服务网络设备之间的干扰信道；

·

是蜂窝无线设备与D2D对的接收移动设备之间的干扰信道。该测量的响应可以由蜂窝无线设备作为它的授权请求的部分、由D2D对的接收移动设备直接地、或由D2D对的传送设备作为它的授权请求的部分传递给服务网络设备；

·

是D2D传送蜂窝无线设备与相邻网络设备之间的ICI信道。该信道可以在相邻基站处测量并且通过例如X2链路传回服务网络设备；

·

是蜂窝无线设备与相邻网络设备之间的ICI信道。该信道可以在相邻网络设备处测量并且通过例如X2链路传回服务网络设备。

在该公开中可以假设蜂窝无线设备的PRB与D2D对共享。D2D对最多共享一个蜂窝无线设备的资源指派，即，每个D2D干扰最多一个蜂窝无线设备。D2D接收器节点的SINR由以下给出

蜂窝无线设备信号的SINR由以下给出

如果w代表波束形成权重，假设单位范数波束权重，即||w||²＝1。考虑相邻小区。在波束形成后在相邻网络设备中接收的最大小区间干扰(ICI)表达为

P_I＝P_C||f_C||²+P_D||f_D||² (3)

注意因为

实际ICI通过(方程3)而有上限，其中w_I指示相邻小区波束形成矢量。

该公开在功率和干扰约束以及QoS要求下通过优化功率集{P_C，P_D}和波束形成矢量w来使总和速率最大化。总和速率最大化问题由以下给出

服从于

用于对(方程4)求解的示例算法

总和速率最大化问题(方程4)是非凸的。对问题(方程4)求解的方法在下文描述的算法1中总结。在方法中采用下列参数来使总和速率最大化：为了在验证中简化标记，x＝P_D和y＝P_C：分别指示D2D和蜂窝无线设备传送功率

·

和

分别指示D2D和蜂窝无线设备功率

·

是相关系数

·

并且

·

a＝|h_D|²，b＝||h_C||2/σ²

·K₁＝ρ²，并且

并且K₃＝|g_C|²

·

K₄＝ΔK₃ c₂/c₁，b₁＝b/c₁，并且b₂＝b c₂/c₁

·

并且

算法1-对总和速率最大化问题(方程4)求解的方法

输入：α，β，a，b，a₁，b₁，b₂，K₁，K₂，K₃，K₄，ψ₁，ψ₂，c₁，c₂

σ²，γ²，

输出：蜂窝无线设备功率

D2D功率

以及波束矢量w。

算法1

1：检查可行性条件(方程22)-(方程24)

2：if(方程40)和(方程41)成立则

3：if(方程42)成立则(场景1)

4：计算场景1中的候选解集P^O＝P(A.1)(图3)

5：else if(方程44)和(方程45)成立则(场景2)

6：对(方程36)求解并且计算场景2中的候选解集P^O＝P(A.2)(图4)

7：else if(方程44)和(方程47)成立则(场景3)

8：对(方程36)求解并且计算场景3中的候选解集P^O＝P(A.3)(图5)

9：else if(方程49)成立则(场景4)

10：对(方程36)求解并且计算场景4中的候选解集P^O＝P(A.4)(图6)

11：else if(方程47)和(方程51)成立则(场景5)

12：对(方程36)求解并且计算场景5中的候选解集P^O＝P(A.5)(图7)

13：else if(方程53)成立则(场景6)

14：计算场景6中的候选解集P^O＝P(A.6)(图8)

15：end if

16：else if(方程41)和(方程55)成立则

17：if(方程56)成立则(场景7)

18：对(方程36)求解并且计算场景7中的候选解集P^O＝P(B.1)(图9)

19：else if(方程47)和(方程57)成立则(场景8)

20：对(方程36)求解并且计算场景8中的候选解集P^O＝P(B.2)(图10)

21：else if(方程53)成立则(场景9)

22：计算场景9中的候选解集P^O＝P(B.3)(图11)

23：end if

24：else if(方程40)和(方程58)成立则

25：if(方程42)成立则(场景10)

26：计算场景10中的候选解集P^O＝P(C.1)(图12)

27：else if(方程44)和(方程59)成立则(场景11)

28：对(方程36)求解并且计算场景11中的候选解集P^O＝P(C.2)(图13)

29：else if(方程60)成立则(场景12)

30：对(方程36)求解并且计算场景12中的候选解集P^O＝P(C.3)(图14)

31：end if

32：else if(方程55)和(方程58)成立则(场景13)

33：对(方程36)求解并且计算场景13中的候选解集P^O＝P(D.1)(图15)

34：else if(方程62)或(方程63)不成立则

35：if(方程64)成立则(场景14)

36：计算场景14中的候选解集P^O＝P(E.1)(图16)

37：else if(方程65)和(方程66)成立则(场景15)

38：计算场景15中的候选解集P^O＝P(E.2)(图17)

39：else if(方程68)成立则(场景16)

40：计算场景16中的候选解集P^O＝P(E.3)(图18)：end if

42：end if

43：在候选解集P^O之中枚举来找出最佳解

44获得波束形成矢量(11)

对总和速率最大化问题(方程4)求解的方法

通过制定两个子问题并且对其求解来对非凸优化问题(方程4)求解；即，

·确定D2D对是否可以共享与蜂窝无线设备所采用的相同的PRB。可行性测试用于确定此；以及

·通过总和速率最大化确定功率

和

在下文，详细解决可行性子问题。在步骤3中对最佳功率分配问题求解-确定功率分配。

步骤2：确定使D2D蜂窝无线设备与蜂窝无线设备配对的可行性条件

在步骤2中，目的是找出确定D2D对是否可以被准入的充分必要条件。为了允许D2D对共享蜂窝无线设备资源，应满足约束(方程5)-(方程8)，即

找出{P_C，P_D，w}

(5)，(6)，(7)，(8) (9)

并且

则在BS处对于固定功率集{P_C，P_D}的波束形成问题可以写为

因为(方程10)具有广义本征值问题结构，波束形成矢量由以下给出

如果示出

，伪逆

变成矩阵逆，从而得出

使用矩阵求逆引理，可以示出

将(方程11)代入(方程2)，与蜂窝无线设备关联的最大SINR由以下给出

期望的蜂窝无线设备信道和干扰信道(从D2D传送器到BS)的相关系数指示为

在某种代数运算后，(方程13)变成

在波束形成并且代入波束权重后，可行性测试问题找出{P_C，P_D}使得

约束(方程6)通过P_C-P_D平面上的线来表征。约束(方程15)可以用于获得使得问题(方程4)可行的充分必要条件。

命题1。假设约束(15)和(6)符合等式。则存在有满足这两个等式约束的功率集{P_C，P_D}。

验证.为了简化标记，D2D和蜂窝无线设备功率在下面由x和y指示。对于D2D和蜂窝无线设备功率，使用标记

和

如果(方程15)符合等式，它可以重写为

其中

K₁＝ρ²＜1，并且

可以示出

因此，y是x的凹严格递增函数。SINR约束(方程6)表达为

其中

并且K₃＝|g_c|²。满足(方程16)和(方程19)两者的D2D和蜂窝无线设备功率分别由x_I和y_I指示。对线(方程19)和曲线(方程16)的相交求解得出

其中

对于D2D通信的可行性存在充分必要条件，其由以下给出

c₁y_I+c₂x₁≤1， (24)

其中

并且

注意如果(方程22)或(方程23)不成立，最大D2D或蜂窝无线设备功率不足以满足两个SINR目标。如果(方程24)不成立，无法满足ICI约束。

在下文，对最佳功率分配问题求解以便确定提高的总和速率(方程4)。

步骤3：确定功率分配

在将(方程11)代入(方程2)之后，使D2D对和蜂窝无线设备的总和速率最大化的问题变成：

其服从于方程(方程5)-(方程8)。

目标函数(方程25)可以表达为

其中＝|hD|²and b＝||h_c||²/σ²。

引理1.对于在可容许区域内部中的任何指定功率对(x，y)以及任何ζ＞1，存在有另一个功率对(ζx，ζy)使得

R(ζx，ζy)＞R(x，y) (27)

验证.因为log是严格递增函数，我们考虑

因此，

现在，定义Φ(ζ)＝ζby(1-K₁x(x+K₂/ζ)^-1)。这得出

在下面，首先描述目标(方程25)，假设约束(方程8)在最优时不是有效的。则考虑在引理2中(方程8)在最优时有效的场景。如果功率对在边界线段上，其中功率中的至少一个是最大值

即(方程8)不是有效的，引理1示出该对

中的至少一个功率将是最优时的最大可允许功率。在下面，考虑

和

的行为以便找出功率分配。

命题2.如果功率对在边界线段上，其中功率中的至少一个是最大值

功率对是线段的端点。

验证.函数g(y)可以写为

对(方程30)求导，得出

其中

则

(即，g(y)是严格递增的)，或

具有有效解，其仅在μ＜0时出现。假设μ＜0并且取二阶导数得出

因为μ＜0意指α₁(1-α₂α₃)＞0。也就是说，

是P_C的凸函数。现在假设

则h(x)可以写为

对(方程25)求导得出

其中

注意

仅在ω＜0时具有有效解。如果ω＜0，则(方程25)的二阶导数变成

因此

是PD的凸函数。因此从引理1来看，功率如存在的话不在可行域内部。如果功率由于最大功率约束而是功率平面上的矩形的角中的一个则可以确定它。在下面，考虑其中功率对由于ICI约束而在倾斜线上(即，c₁y+c₂x＝1)的场景。

引理2.如果功率由于ICI而在倾斜线上，D2D TX功率是下列四阶方程的根中的一个，其具有闭式解

e₄x⁴+e₃x³+e₂x²+e₁x+e₀＝0， (36)

其中

e₃＝-2aa₁b₂(1-K₁)+2a₁K₄b₂(1-K₁)-2b₂K₂K₄(K₁-1)(a-K₄)

e₄＝K₄(a-K₄)b₂(1-K₁)，

并且

K₄＝K₃c₂/c₁，b₁＝b/c₁，并且b₂＝bc₂/c₁。与根x^o关联的蜂窝无线设备功率由

给出。

验证.由于ICI而在线上的功率是下列优化问题的解。

其服从于c₁y+c₂x＝1 (38)

将

代入(方程37)，优化问题变成

其中

因为

是连续的并且具有一阶导数，通过对

求解来获得最佳x。计算导数并且在一些代数运算后，

可以改写为(方程28)，这完成验证。

注意不需要计算(方程36)的所有根。仅考虑满足

的根x_i，假设

则功率对

可以是功率分配，例如用于在考虑ICI时帮助提高数据速率的最佳功率分配。

在下列章节中，对每个情况用条件和对应的功率分配来对所有不同场景分类。

弱蜂窝无线设备和D2D ICI

在一个实施例中，对于蜂窝无线设备和D2D传送器两者的ICI信道被视为弱的。如果倾斜线与功率平面上的矩形的右上角相交则发生该情况。在该场景中，存在

例如最佳功率分配等功率分配由下列场景中的一个给出。

场景1：场景1的曲线图在图3中描绘，其图示对于场景#1的功率约束条件。当分别由于SINR约束(方程5)和(方程6)而在倾斜线B-C与曲线I-E和I-A之间没有相交时出现该场景。该场景的条件如下

根据引理1，仅考虑点A和E来找出功率分配，这是足够的。成为功率的候选集由以下给出

场景2：图4示出场景2的曲线图，其中图4图示场景#2的功率约束条件。在该场景中，曲线I-F与倾斜线相交，然而，I-A没有与倾斜线相交。该场景的条件如下

其中

即，点F的x坐标。对于功率对(即，最佳功率对)存在三个情况。如果蜂窝无线设备功率是它的最大P_C，0，点基于引理1是点A或B。使用引理2，需要找出在B与F或角点的x坐标之间(方程36)的根。成为功率的候选集由以下给出

其中

并且

是在特定区间中的(36)的根。

场景3：场景3的曲线图在图5中图示，其中图5图示场景#3的功率约束条件。在该场景中，曲线I-D和I-A与B-C没有相交。整个倾斜线在可行域中。该场景的条件由以下给出

基于引理1和引理2，功率可以由以下两者中的任一个给出：端点A、B、C、D，或由局限在B和C的x坐标所定义的区间中的(方程36)的根给出的任何功率，即，功率在下列集中

其中

并且

是在特定区间中(方程36)的根。

场景4：图6描绘场景4的曲线图，其中图6图示场景#4的功率约束条件。在该场景中，曲线I-F和I-G都与倾斜线相交。该场景的条件如下

其中

即，点G的x坐标。为了找出功率，即最佳功率，考虑端点G和F。另外，获得在G和F的x坐标之间的(方程36)的根。功率的候选集如下

P^(A.4)＝{(ψ₂，(1-c₂ψ₂)/c₁)，(ψ₁，(1-c₂ψ₁)/c₁)，A₄}，(50)

其中

并且

是在特定区间中的(36)的根。

场景5：场景5的曲线图在图7中示出，其中图7图示场景#5的功率约束条件。在该场景中，线I-G与G-C有相交。曲线I-D与G-C没有相交。该场景的条件由以下给出

基于引理1和引理2，功率可以由以下两者中的任一个给出：端点G、C、D，或由局限在G和C的x坐标所定义的区间中的(方程36)的根给出的任何功率，即，功率在下列集中

其中

并且

是在特定区间中的(方程36)的根。

场景6：场景6的曲线图在图8中描绘，其中图8图示场景#6的功率约束条件。当在倾斜线与曲线I-H和I-D之间没有相交时发生该场景。该场景的条件如下

根据引理1，仅考虑点H和D来找出功率分配(即，最佳功率分配)，这是足够的。成为最佳功率的候选集由以下给出

强蜂窝无线设备ICI和弱D2D ICI

在另一个实施例中，考虑其中蜂窝无线设备的ICI信道是强的场景。然而，从D2DTX到相邻小区的ICI信道是弱的。如果倾斜线迫使最大蜂窝无线设备功率小于

并且由蜂窝无线设备ICI信道确定则发生该情况。在该场景中，

对于D2D通信的可行性的充分必要条件由(方程22)和(方程24)给出。最佳功率分配由下列场景中的一个给出。

场景7：图9描绘场景7的曲线图，其中图9图示场景#7的功率约束条件。在该场景中，曲线I-F和I-G都与倾斜线相交。该场景的条件如下

为了找出例如最佳功率等功率，考虑端点G和F。另外，获得在G和F的x坐标之间的(方程36)的根。功率的候选集由P^(B.1)＝P^(A.4)给出。

场景8：场景8的曲线图在图10中示出，其中图10是场景#8的功率约束条件。在该场景中，线I-G与G-C有相交。曲线I-D与G-C没有相交。该场景的条件由以下给出

基于引理1和引理2，例如最佳功率等功率可以由以下两者中的任一个给出：端点G、C、D，或由局限在G和C的x坐标所定义的区间中的(方程36)的根给出的任何功率，即，通过P^(B.2)＝P^(A.5)获得最佳功率。

场景9：场景9的曲线图在图11中描绘，其中图11是场景#9的功率约束条件。当在倾斜线与曲线I-H和I-D之间没有相交时发生该场景。该场景的条件和功率的候选集分别由(53)和P^(B.3)＝P^(A.6)给出。

弱蜂窝无线设备ICI和强D2D ICI

在该实施例中，考虑其中对于D2D的ICI信道是强的场景。然而，从蜂窝无线设备到相邻小区的ICI信道是弱的。如果倾斜线迫使最大D2D功率小于

并且由D2D ICI信道确定则发生该情况。在该场景中，我们有

对于D2D通信的可行性的充分必要条件由(方程23)和(方程24)给出。最佳功率分配由下列场景中的一个给出。

场景10：场景10的曲线图在图12中描绘，其中图12图示场景#10的功率约束条件。当在倾斜线与曲线I-E和I-A之间没有相交时发生该场景。该场景的条件和功率的候选集分别由(方程43)和P^(C.1)＝P^(A.1)给出。

图13示出场景11的曲线，其中图13图示场景#11的功率约束条件。在该场景中，曲线I-F与倾斜线相交，然而，I-A与倾斜线没有相交。该场景的条件如下

对于最佳功率对存在三个情况。如果蜂窝无线设备功率是它的最大

最佳点基于引理1是点A或B。使用引理2，找出在B和F或角点的x坐标之间(方程36)的根。功率的候选集由P^(C.2)＝P^(A.2)给出。

场景12：图14描绘场景12的曲线图，其中图14图示场景#12的功率约束条件。在该场景中，曲线I-F和I-G都与倾斜线相交。该场景的条件如下

为了找出最佳功率，需要考虑端点G和F。另外，获得在G和F的x坐标之间的(方程36)的根。例如最佳功率等功率的候选集由P^(C.3)＝P^(A.4)给出。

强蜂窝无线设备ICI和强D2D ICI

场景13：在一个实施例中，考虑对于蜂窝无线设备和D2D传送器两者的强ICI信道。如果倾斜线限制D2D和蜂窝无线设备两者的最大功率使得三角形在功率平面上则发生该情况。发生该场景的条件是(方程55)和(方程58)。D2D通信的可行性的充分必要条件由(方程24)给出。图15示出场景13的曲线图，其中图15图示场景#13的功率约束条件。

该场景的条件可以改写为

例如最佳功率等功率的候选集由P^(D.1)＝P^(A.4)给出。

可忽略ICI

在上文论述的场景中，倾斜线由于ICI而与关于功率极限的最大功率极限制成的矩形相交，即假设下面：

现在假设是

是或

这得出仅在功率极限上的矩形而没有倾斜线。这在到相邻小区的ICI信道可忽略时发生。对于D2D通信的可行性的充分必要条件由(方程22)和(方程23)给出。最佳功率分配由下列场景中的一个给出。

场景14：场景14的曲线图在图16中描绘，其中图16图示场景#14的功率约束条件。当曲线I-E和I-A与矩形的上侧相交时发生该场景。该场景的条件如下

根据引理1，仅考虑点A和E来找出最佳功率分配，这是足够的。例如最佳功率等功率的候选集由P^(E.1)＝P^(A.1)给出。

场景15：场景15的曲线图在图17中图示，其中图17图示场景#15的功率约束条件。在该场景中，曲线I-A和I-D分别与矩形的上侧和右侧相交。该场景的条件由以下给出

基于引理1，最佳功率可以由端点中的任一个给出，即

场景16：场景16的曲线图在图18中描绘，其中图18图示场景#16的功率约束条件。当曲线I-H和I-D与矩形的右侧相交时发生该场景。该场景的条件如下

根据引理1，仅考虑点H和D来找出最佳功率分配，这是足够的。例如最佳功率等功率的候选集由P^(E.3)＝P^(A.6)给出。

在另一个实施例中，参考在上文论述的实施例中的(方程4)和(方程8)，如果目标其他小区干扰P_I分别结合目标蜂窝和D2D SINR水平γ_D和γ_C而是不可行的，调度器可以对于这些参数中的一个迭代变化直到满足可行性条件。例如，其他小区干扰目标P_I可以随着固定γ_D和γ_C目标而迭代增加，直到满足可行性条件。作为第二示例，eNB调度器可以选择固定P_I并且使γ_D和/或γ_C目标迭代减小直到满足可行性条件。

本文描述的方法、装置和系统提供用于在功率和干扰约束以及QoS要求下提高D2D用户和蜂窝用户的同时传输的总和速率或聚合吞吐量以及对非凸功率分配问题求解并且获得闭式解的设置。本文公开的提议方法和设置从总和速率和速率增益方面明显胜过已知启发式功率分配算法。

图19图示包含本文公开的方法和设置的原理的网络设备12的实施例。网络设备12包括接收器20，用于接收对于D2D对14、蜂窝无线设备16和至少一个近邻干扰水平的CSI数据。蜂窝无线设备16配置成具有与其中驻存蜂窝无线设备16的网络小区18的服务网络设备12的直接链路。网络设备12还包括处理电路22，其在一些实施例中包括处理器24和存储器26。存储器26与处理器24通信并且包括指令，其在由处理器24执行时使处理器24配置成执行本文描述的一个或多个功能。

除传统的处理器和存储器外，处理电路22可以包括用于处理和/或控制的集成电路，例如，一个或多个处理器和/或处理器核和/或FPGA(现场可编程门阵列)和/或ASIC(专用集成电路)。处理电路22可以包括和/或连接到和/或配置成访问(例如，写入和/或从其读取)存储器26，其可以包括任何种类的易失性和/或非易失性存储器，例如高速缓存和/或缓冲存储器和/或RAM(随机存取存储器)和/或ROM(只读存储器)和/或光存储器和/或EPROM(可擦除可编程只读存储器)。这样的存储器26可以配置成存储由控制电路可执行的代码和/或其他数据，例如，关于通信的数据(例如，节点的配置和/或地址数据)等等。

处理电路22可以配置成控制本文描述的方法中的任一个和/或促使执行这样的方法，例如由功率分配器28。功率分配器28可以包括它自己的处理电路和使它能够执行本文描述的功率分配特征的关联硬件和软件。对应指令可以存储在存储器26中，该存储器可以是可读的和/或可读地连接到处理电路22。也就是说，处理电路22可以包括控制器，其可以包括微处理器和/或微控制器和/或FPGA(现场可编程门阵列)设备和/或ASIC(专用集成电路)设备。可以考虑到处理电路22包括或可以连接到和/或可连接到处理器26，其可以配置成是可访问的，以便由控制器和/或处理电路22读取和/或写入。

在一个实施例中，处理器24配置成：确定使D2D对14和蜂窝无线设备传输配对的可行性条件；确定对于D2D对14和蜂窝无线设备传输的配对的功率分配，该功率分配基于D2D对14和蜂窝无线设备传输的总和速率；以及至少部分基于所确定的功率分配来配置D2D对14和蜂窝无线设备16。对于D2D对14和蜂窝无线设备传输的配对的功率分配的确定可以由功率分配器28执行。在一个实施例中，处理器24进一步配置成确定多个波束矢量。

在一个实施例中，确定对于D2D对14和蜂窝无线设备传输的配对的功率分配包括确定对于蜂窝无线设备16的传输功率(Pc)和对于D2D对14的传输功率(Pd)。

在一个实施例中，CSI数据包括对应于以下中的至少一个的信息：D2D对14之间的信道响应；蜂窝无线设备16与网络设备12之间的信道响应；D2D传送器与网络设备12之间的干扰信道；蜂窝无线设备16与D2D对14的接收设备之间的干扰信道；D2D对14与近邻网络设备之间的小区间干扰(ICI)信道；以及蜂窝无线设备16与近邻基站之间的ICI信道。

在一个实施例中，确定使D2D对14和蜂窝无线设备16传输配对的可行性条件包括确定在蜂窝无线设备16与D2D对14之间共享相同物理资源块(PRB)时是否满足预定准则。

在一个实施例中，预定准则包括对于D2D对14和蜂窝无线设备16的预定义信噪比(SINR)阈值，和至少一个预定义ICI信道阈值。

在一个实施例中，存储器26具有另外的指令，其在由处理器24执行时使处理器24配置成执行本文描述的额外功能。例如，如果确定不满足使D2D对14和蜂窝无线设备传输配对的可行性条件，处理器24配置成计算每个RB上的可接受功率水平来满足主小区和相邻小区中的一个中的干扰蜂窝无线设备16处的预先规定的SINR、确定服从于每个RB上所计算的满足预先规定的SINR的最大可接受功率水平的D2D对14之间的D2D数据传输速率，以及基于所确定的D2D数据传输速率选择其RB要与D2D对14共享的干扰蜂窝无线设备16。

在一个实施例中，确定D2D数据传输速率基于D2D对14的信道的估计。

在一个实施例中，存储器26具有另外的指令，其在由处理器24执行时使处理器24配置成确定蜂窝无线设备16和D2D对14的可实现数据速率总和。

在一个实施例中，计算满足预先规定的SINR的可接受功率水平包括使D2D对14的传输功率总和约束为小于最大功率水平。

在一个实施例中，存储器26具有另外的指令，其在由处理器24执行时使处理器24配置成迭代地搜索满足可行性条件的D2D对14和蜂窝无线设备16配对。

图20是描绘包含本公开的实施例的示例方法(S100)的流程图。初始由接收器20接收对于D2D对14、蜂窝无线设备16和至少一个近邻干扰水平的CSI数据(框S110)。蜂窝无线设备16配置成具有与其中驻存蜂窝无线设备16的网络小区18的服务网络设备12的直接链路。使D2D对14和蜂窝无线设备传输配对的可行性条件由处理器24确定(框S120)。功率分配器28可以配置成确定对于D2D对14和蜂窝无线设备传输的配对的功率分配，其中功率分配基于D2D对14和蜂窝无线设备传输的总和速率(框S130)。D2D对14和蜂窝无线设备16然后至少部分基于所确定的功率分配来配置(框S140)。

在一个实施例中，图20的方法进一步包括确定D2D对处的多个波束矢量。

在一个实施例中，确定对于D2D对14和蜂窝无线设备16传输的配对的功率分配包括确定对于蜂窝无线设备的传输功率(Pc)和对于D2D对14的传输功率(Pd)。

在一个实施例中，CSI数据包括对应于以下中的至少一个的信息：D2D对14之间的信道响应；蜂窝无线设备16与网络设备12之间的信道响应；D2D传送器与网络设备12之间的干扰信道；蜂窝无线设备16与D2D对14的接收设备之间的干扰信道；D2D对14与近邻基站之间的小区间干扰(ICI)信道；以及蜂窝无线设备16与近邻基站之间的ICI信道。

在另一个实施例中，确定使D2D对16和蜂窝无线设备14传输配对的可行性条件包括确定在蜂窝无线设备与D2D对14之间共享相同物理资源块(PRB)时是否满足预定准则。

在另一个实施例中，预定准则包括对于D2D对14和蜂窝无线设备16的预定义SINR阈值，和至少一个预定义ICI信道阈值。

图21是描绘包含本公开的备选实施例的示例方法(S150)的流程图。如在图20中的，初始由接收器20接收对于D2D对14、蜂窝无线设备16和至少一个近邻干扰水平的CSI数据(框S110)。使D2D对14和蜂窝无线设备传输配对的可行性条件由处理器24确定(框S120)。在该实施例中，处理器24确定是否满足可行性条件(框S125)。如果满足可行性条件，则，如在图20中的，功率分配器28可以配置成确定对于D2D对14和蜂窝无线设备传输的配对的功率分配，其中功率分配基于D2D对14和蜂窝无线设备传输的总和速率(框S130)，并且D2D对14和蜂窝无线设备16然后至少部分基于所确定的功率分配来配置(框S140)。

然而，如果不满足可行性条件，则，如在下文进一步描述的，计算每个RB上的可接受功率水平，来满足在主小区和相邻小区中的一个中的干扰蜂窝无线设备16处的预先规定的SINR(框S160)，确定D2D对之间服从于每个RB上所计算的可接受功率水平的D2D数据传输速率以便满足预先规定的SINR(框S170)，并且基于所确定的D2D数据传输速率确定其RB要与D2D对共享的干扰无线蜂窝设备(框S180)。框S160至S180可以由处理器24或由图23中描绘并且在下文进一步详细论述的网络设备12的部件中的一个或多个执行。

在另一个实施例中，确定D2D数据传输速率基于D2D对14的信道的估计。

在另一个实施例中，方法进一步包括确定蜂窝无线设备16和D2D对14的可实现数据速率的总和。

在另一个实施例中，计算满足预先规定的SINR的可接受功率水平包括使D2D对的传输功率的总和约束为小于最大功率水平。

在另一个实施例中，方法进一步包括迭代地搜索满足可行性条件的D2D对14和蜂窝无线设备16配对。

图22图示包含本公开的原理的网络设备12的另一个实施例。网络设备12包括接收器模块32，其配置成接收对于D2D对14、蜂窝无线设备16和至少一个近邻干扰水平的CSI数据。蜂窝无线设备16配置成具有与其中驻存蜂窝无线设备的网络小区18的服务网络设备12的直接链路。可行性条件确定模块34配置成确定使D2D对14和蜂窝无线设备传输配对的可行性条件。功率分配模块36配置成确定对于D2D对14和蜂窝无线设备16传输的功率分配，该功率分配基于D2D对14和蜂窝无线设备16传输的总和速率。网络设备12还包括配置模块，其配置成至少部分基于所确定的功率分配来配置D2D对14和蜂窝无线设备16。

图23图示包含本公开的原理的网络设备12的另一个实施例。如在图23中示出的，网络设备12包括处理电路22，其包括处理器24和存储器26。处理电路22可以配置成执行本文描述的功能，其包括在图21的框S160、S170和S180中描述的功能。在一个实施例中，存储器26可以包括功率水平计算器40，其配置成计算每个RB上的可接受功率水平来满足在主小区和相邻小区中的一个中的干扰蜂窝无线设备16处的预先规定的SINR。存储器26还可以包括D2D传输速率确定器42，其配置成确定D2D对之间服从于每个RB上所计算的可接受功率水平的D2D数据传输速率，其被确定以便满足预先规定的SINR。存储器26还可以包括蜂窝无线设备选择器44，其配置成基于确定所确定的D2D数据传输速率来选择其RB要与D2D对共享的干扰无线蜂窝设备。

在备选实施例中，本公开的方法和设置提供在调度蜂窝和D2D用户两者的网络中在现有蜂窝无线设备16的资源块(RB)上最佳地调度D2D设备14的多个方法。本文公开的方法和设置假设每个节点有权使用许多RB并且考虑对在相邻小区中的干扰用户的SINR的约束。

本文公开的方法和设置未修改蜂窝设备的调度。从而，本文公开的优化设置的复杂性低于现有技术方案的复杂性。

此外，本文的公开考虑单天线多RB系统而其他已知方法涵盖多天线单RB系统。两者的制定是完全不同的。

方法和设置可以在下列假设下应用：

-闲置D2D对14请求在由活跃蜂窝和D2D用户组成的网络中的容量。

-由于D2D设备14的本地化和低功率传输，未修改网络中现有用户的资源规划(资源分配和功率控制)。

-新的D2D对14将与网络中活跃蜂窝用户中的一个匹配，这意指D2D对14和蜂窝用户共享对所选的蜂窝用户分配的所有RB。

-还假设存在N个活跃蜂窝用户(即，蜂窝无线设备16)并且每个蜂窝设备有权使用多个RB。

在本文描述的方法和设置中采用下列定义。C_i定义为专用于可用于与D2D对14匹配的第i个蜂窝设备的所有RB的集，并且

对于第j个RB，S_j定义为位于正在采用第j个RB的相邻小区中的所有蜂窝无线设备的集。

本文使用的标记在表1中定义。

表1.标记定义

注意：定义

用于实现D2D速率最大化算法的伪码

在D2D速率最大化方法中采用下列步骤：

1.对于每个信道实现，使用来自所有干扰设备的信道状态信息，计算每个RB上的最大可接受功率水平来对主小区和相邻小区中的任何干扰蜂窝无线设备16保证某一预先规定水平的SINR。

2.找出对于每个RB的最佳功率分配使得可实现D2D速率被最大化，从而满足D2D设备14的总和功率的约束并且还满足主小区和相邻小区中的干扰蜂窝无线设备16的SINR。

3.基于所计算的可实现速率，找出最佳蜂窝匹配：

步骤1.

For l＝1 to N执行

对于所有j∈C_l，计算

If

则

对于所有j∈C_l，设置

Else

使用对分法，找出

并且λ＞0使得

并且

end if

计算

End for。

步骤2.使用

找出D2D 14对匹配的最佳蜂窝无线设备。

用于实现总和速率最大化算法的伪码：

在D2D和蜂窝聚合总和速率最大化算法中，采用下列步骤：

1.对于每个信道实现，使用来自所有干扰设备的信道状态信息，计算每个RB上的最大可接受功率水平来对主小区和相邻小区中的任何干扰蜂窝无线设备16保证预先规定水平的SINR。

2.对每个RB找出最佳功率分配使得可实现总和速率被最大化，从而满足D2D设备14的总和功率的约束并且还满足主小区和相邻小区中的干扰蜂窝无线设备16的SINR。

3.基于所计算的可实现速率，找出最佳蜂窝匹配。

步骤1.

For l＝1 to N执行

对于所有j∈C_l，计算：

·

·

·

定义C′_l＝{j∈C_l|b_j＞c_j}

If

则

对于所有j∈C′_l，设置

对于所有j∈C_l\C′_l，设置

else

使用对分法，找出

并且使得λ＞0使得

并且

end if

计算

end for。

步骤2.使用

找出D2D对匹配的最佳蜂窝用户：

详细制定和求解

D2D速率最大化

该章节提供确定与指定D2D对匹配的最佳蜂窝设备的推导细节，以及对于新的D2D对的对应最佳资源分配，以便使D2D对的可实现速率最大化。考虑位于相邻小区中的所有干扰D2D设备的影响。相同方法可以适用于任何小区中的每个新近接受的D2D对。基于表1中的标记，优化问题可以制定如下：

其中α是全零矢量，但它的元素中设置成1的一个元素除外，

是D2D对传送功率，

是第i个蜂窝设备的接收功率，

是在第j个RB上第k个设备的接收功率，其中j∈C_i并且k∈S_j(注意根据表1，S_j定义为使用第j个RB的相邻小区中的所有设备的集)，h_j是第j个RB(对于新的D2D用户)上的D2D信道系数，I_j是从所有干扰设备到新的D2D设备的接收干扰功率并且σ²是假设在所有RB上相同的噪声功率。在上面，定义I′_j和

使得

和

分别是对于使用第j个RB的蜂窝设备和对于第k个相邻蜂窝设备来自新的D2D设备的接收干扰功率(k∈S_j)。

此外，

和

分别是在进入新的D2D设备之前使用第j个RB的蜂窝设备和第k个相邻蜂窝设备接收的干扰功率(k∈S_j)。(69d)-(69e)中的约束规定在第j个RB上主小区中的蜂窝设备以及对于属于S_j的相邻蜂窝设备的最小QoS要求。这两个约束可以简化成

其中：

现在假设第l个蜂窝用户是匹配问题的解。资源分配问题将如下：

其服从于

为了对(3)求解，考虑(71)中的效用函数是

的递增函数，存在两个不同情况。首先，如果

则

(所有j∈C_l)将是最佳解。可以确定它满足(71)中的所有约束。其次，如果

则总功率约束(1c)必须满足等式(否则使一些

增加而不违背约束是可能的，这导致目标函数增加)。在该情况下，(71)中的优化问题可以重写为

其服从于

为了对(72)求解，可以使用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)最佳性条件。可以示出，对于所有j∈C_l，优化问题的解是：

其中应找出λ＞0使得

因为p_j是λ的递减函数，对分法可以用于高效找出最佳λ。

如果新的D2D对与第1个蜂窝用户匹配，对于新的D2D对的可实现速率将是

在对(71)求解后，对于所有l∈{1，2，…，N}，D2D对与第1*个蜂窝设备匹配，其中

总和速率最大化

在该实施例中，推导与新的D2D对匹配的最佳蜂窝设备，以及对于新的D2D对的对应最佳资源分配，以便使所匹配的蜂窝无线设备与D2D对之间的总和速率最大化。优化问题可以制定如下：

其服从于α_i∈{0，1}，i＝1，2，…，N (75a)

通过在进入新的D2D对之前扣除小区总和速率的固定值，即，

目标函数由于进入新的D2D对而可以转换成总和速率提高。因此，上文的优化问题等同于

其服从于α_i∈{0，1}，i＝1，2，…，N (76a)

通过假设

对于所有j∈C_i并且i＝1，2，…，N，上文的优化问题的目标可以近似如下：

从而：

其中α_l是全零矢量，但对于设置成1的第l个元素除外，并且下列定义适用

并且

假设第l个蜂窝设备是匹配问题的解。资源分配问题将如下：

其服从于

注意函数

是递减函数，并且对于b_j＞c_j，它是严格递增函数。因此，如果b_j≤c_j，在向对应RB注入任何功率并没有益处，因为它将使效用函数递减，使得在最佳时

从而，定义C′_l＝{j∈C_l|b_j＞c_j}，仅需要找出对于j∈C′_l的功率分配。因此，(79)中的优化问题可以重写为：

其服从于

为了对(80)求解，存在两个不同情况。如果

则

(对于所有j∈C_l)是最佳解。容易检查它满足(80)的中所有约束。如果

则总功率约束必须满足等式(否则使一些

增加而不违背约束而导致目标函数增加，这将是可能的)。在该情况下，(80)可以重写为：

其服从于

可以示出当且仅当b_j＞c_j时

是

的严格递增且凹函数。考虑集C′_l的定义，KKT最佳性条件可以用于对(81)求解。定义下列拉格朗日量：

然后，KKT最佳性条件可以写成如下：

存在三个不同情况：

情况1)λ_1j＞0并且λ_2j＝0：在该情况下

情况2)λ_1j＞0并且λ_2j＞0：在该情况下

情况3)λ_1j＝0并且λ_2j＝0：在该情况下

或等价地

其中

并且

该等式的根的总和是

其是非负值，因此存在至少一个负根。仅较大根可以是正的，其是

仅当且仅当0＜λ＜γ_j时该根是正的。因此，从情况1-3来看，对于所有j∈C_l，最佳功率分配写为

其中应找出λ＞0使得我们有

可以通过在(0，maxγ_j)上搜索来找出最佳λ。因为

是λ的递减函数，则对分法可以用于高效找出最佳λ。

如果新的D2D与第l个蜂窝无线设备匹配，对于新的D2D对的可实现速率将是

在对(3)求解后，对于所有l∈{1，2，…，N}，D2D对与第l*蜂窝用户匹配，其中

根据本公开的一些实施例：

同时考虑上行链路和下行链路资源共享两者。

对D2D对的资源分配问题求解而不改变对其他设备的资源分配。因此，提出的解决方案与考虑D2D对D2D对和小区中的其他设备的联合资源分配的最佳解相比计算复杂性大大减少。再者，由于D2D通信的本地化和低功率性质，其他设备的性能并没有受到很大影响。

提出的对于D2D优化问题的解是最佳的并且提出的对于总和速率最大化问题的解在高SINR下渐进最佳(即，SINR越高，解越接近最佳值)。

提出的算法的计算复杂性是低的。基本上以闭式获得最佳功率和调度RB。算法由于它的简单性而可以在基站调度器中实现。

图23图示根据本公开的另一个实施例的网络设备12。在该实施例中，网络设备12可以是修改为实现本文描述的特征的基站。在一个实施例中，如果处理器24确定不满足使D2D对和蜂窝无线设备传输配对的可行性条件，则网络设备12的功率水平计算器40配置成计算每个RB上的可接受功率水平以便满足在主小区和相邻小区中的一个中的干扰蜂窝无线设备处的预先规定的SINR。这些计算由功率水平计算器40执行并且可以采用与等式(1d)和(1e)或(7d)和(7e)或(8d)和(8e)一致的方式执行。

D2D数据传输速率确定器42配置成确定D2D对之间服从于每个RB上所计算的可接受功率水平的D2D数据传输速率来满足预先规定的SINR。该确定由D2D数据传输速率确定器42采用与等式(1a)和(1b)或(7a)和(7b)或(8a)和(8b)一致的方式执行。蜂窝无线设备选择器44配置成基于所确定的D2D数据传输速率选择其RB要与D2D对共享的干扰无线蜂窝设备。

在另外的实施例中，确定D2D数据传输速率基于D2D对的信道的估计。在另外的实施例中，蜂窝无线设备和D2D对的可实现数据速率的总和由处理器24确定。在另外的实施例中，计算满足预先规定的SINR的可接受功率水平包括使D2D对的传输功率的总和约束为小于最大功率水平并且可以采用与等式(1c)或(7c)或(8c)一致的方式执行。

尽管本公开描述使用处理器和存储器实现过程，实施例不限于此。预想执行功能和计算的实施例可以使用可编程门阵列(PGA)、专用集成电路(ASIC)及类似物实现。此外，尽管使用基站描述实施例，预想过程步骤可以在其他网络节点中执行并且甚至跨多个网络节点分布。

如本领域内技术人员将意识到的，本文描述的概念可以体现为方法、数据处理系统和/或计算机程序产品。因此，本文描述的概念可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例(在本文一般都称为“电路”或“模块”)的形式。此外，本公开可以采取在有形计算机可用存储介质(其具有包含在介质中、可以由计算机执行的计算机程序代码)上的计算机程序产品的形式。可以利用任何适合的有形计算机可读介质，其包括硬盘、CD-ROM、光存储设备或磁存储设备。

一些实施例在本文参考方法、系统和计算机程序产品的流程图图示和/或框图图示来描述。将理解流程图图示和/或框图图示中的每个框以及流程图图示和/或框图图示中的框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机的处理器或其他可编程数据处理装置来产生机器，使得经由计算机的处理器或其他可编程数据处理装置执行的指令创建用于实现在流程图和/或框图的框或多个框中规定的功能/动作的部件。

这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读存储器或者存储介质中，其可以指示计算机或其他可编程数据处理装置采用特定的方式起作用，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生制造物品，其包括指令部件，其实现流程图和/或框图的框或多个框中规定的功能/动作。

计算机程序指令还可以装载到计算机或其他可编程数据处理装置上以促使要在计算机或其他可编程装置上执行一系列操作步骤来产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图的框或多个框中规定的功能/动作的步骤。

要理解在框中指出的功能/动作可以脱离在操作图示中指出的顺序而发生。例如，连续示出的两个框实际上可以大致上并发执行或框可有时按逆向顺序执行，其取决于牵涉的功能性/动作。尽管图中的一些包括通信路径上的箭头来示出通信的主要方向，要理解通信可在与描绘的箭头相反的方向上发生。

用于实施本文描述的概念的操作的计算机程序代码可采用例如

或C++等面向对象的编程语言来编写。然而，用于实施本公开的操作的计算机程序代码还可采用例如“C”编程语言等常规程序编程语言来编写。程序代码可作为独立软件包全部在用户计算机上执行、部分在用户计算机上执行，部分在用户计算机上且部分在远程计算机上，或全部在远程计算机或服务器上执行。在后一个情况中，远程计算机可通过局域网(LAN)或广域网(WAN)连接到用户计算机，或可连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)。

在本文已经连同上文的描述和图公开许多不同的实施例。将理解从字面上描述并且说明这些实施例的每一个组合和子组合，这将是过度重复和混乱的。因此，所有实施例可以采用任何方式和/或组合来组合，并且本说明书(其包括图)应解释为构成本文描述的实施例以及制造和使用它们的方式和过程的的所有组合和子组合完整书面描述，并且应支持对任何这样的组合或子组合的权利要求。

本领域内技术人员将意识到本文描述的实施例不限于上文特别示出和描述的。另外，除非在上文相反提及，应注意附图中的全部不必按比例。多种修改和变化鉴于上文的教导是可能的，而不偏离下列权利要求的范围。

Claims (18)

1.一种用于配置设备到设备D2D对(14)和蜂窝无线设备(16)的方法，所述蜂窝无线设备(16)配置成具有与其中驻存所述蜂窝无线设备(16)的网络小区(18)的服务网络设备(12)的直接链路，所述方法包括：

接收对于所述D2D对(14)、所述蜂窝无线设备(16)和至少一个近邻干扰水平的信道状态信息CSI数据(S110)；

确定使所述D2D对(14)和所述蜂窝无线设备(16)传输配对的可行性条件(S120)，包括：确定在所述蜂窝无线设备(16)与所述D2D对(14)之间共享相同物理资源块PRB时是否满足预定准则，并且

如果确定不满足使所述D2D对(14)和所述蜂窝无线设备(16)传输配对的可行性条件(S125)，则：计算每个资源块RB上的可接受功率水平以满足主小区和相邻小区中的一个中干扰蜂窝无线设备(16)处的预先规定的信号噪声干扰比SINR(S160)；确定所述D2D对(14)之间服从于每个RB上所计算的满足预先规定的SINR的可接受功率水平的D2D数据传输速率(S170)；并且基于所确定的D2D数据传输速率选择所述D2D对与其RB要与所述D2D对(14)共享的干扰蜂窝无线设备(16)之间共享RB的配对(S180)；

确定对于所述D2D对(14)和蜂窝无线设备(16)传输的配对的功率分配，所述功率分配基于所述D2D对(14)和蜂窝无线设备(16)传输的总和速率(S130)；以及

至少部分基于所确定的功率分配来配置所述D2D对(14)和蜂窝无线设备(16)(S140)。

2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括确定所述D2D对处的多个波束矢量。

3.如权利要求1所述的方法，其中确定对于所述D2D对(14)和蜂窝无线设备(16)传输的配对的功率分配包括确定对于所述蜂窝无线设备(16)的传输功率Pc和对于所述D2D对(14)的传输功率Pd。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述CSI数据包括对应于以下中的至少一个的信息：

所述D2D对(14)之间的信道响应；

所述蜂窝无线设备(16)与所述网络设备(12)之间的信道响应；

D2D传送器与所述网络设备(12)之间的干扰信道；

所述蜂窝无线设备(16)与所述D2D对(14)的接收设备之间的干扰信道；

所述D2D对(14)与近邻基站之间的小区间干扰ICI信道；以及

所述蜂窝无线设备(16)与所述近邻基站之间的小区间干扰ICI信道。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述预定准则包括：

对于所述D2D对(14)和所述蜂窝无线设备(16)的预定义信噪比SINR阈值；以及

至少一个预定义ICI信道阈值。

6.如权利要求1所述的方法，其中确定所述D2D数据传输速率基于所述D2D对(14)的信道的估计。

7.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：

确定所述蜂窝无线设备(16)和所述D2D对(14)的可实现数据速率的总和。

8.如权利要求1所述的方法，其中计算满足所述预先规定的SINR的可接受功率水平包括将所述D2D对的传输功率总和约束为小于最大功率水平。

9.如权利要求1所述的方法，其进一步包括迭代地搜索满足所述可行性条件的D2D对(14)和蜂窝无线设备(16)配对。

10.一种用于配置设备到设备D2D对(14)和蜂窝无线设备(16)的网络设备(12)，所述蜂窝无线设备(16)配置成具有与其中驻存所述蜂窝无线设备(16)的网络小区(18)的服务网络设备(12)的直接链路，所述网络设备包括：

接收器(20)，其配置成接收对于所述D2D对(14)、所述蜂窝无线设备(16)和至少一个近邻干扰水平的信道状态信息CSI数据；以及

处理电路(22)，其包括：

存储器(26)；以及

处理器(24)，所述存储器(26)与所述处理器(24)通信，所述存储器(26)具有指令，其在被所述处理器执行时使所述处理器(24)配置成：

确定使所述D2D对(14)和所述蜂窝无线设备(16)传输配对的可行性条件，包括：确定在所述蜂窝无线设备(16)与所述D2D对(14)之间共享相同物理资源块PRB时是否满足预定准则，并且

如果确定不满足使所述D2D对(14)和所述蜂窝无线设备(16)传输配对的可行性条件(S125)，则：计算每个资源块RB上的可接受功率水平以满足主小区和相邻小区中的一个中干扰蜂窝无线设备(16)处的预先规定的信号噪声干扰比SINR(S160)；确定所述D2D对(14)之间服从于每个RB上所计算的满足预先规定的SINR的可接受功率水平的D2D数据传输速率(S170)；并且基于所确定的D2D数据传输速率选择所述D2D对与其RB要与所述D2D对(14)共享的干扰蜂窝无线设备(16)之间共享RB的配对(S180)；

确定对于所述D2D对(14)和所述蜂窝无线设备(16)传输的配对的功率分配，所述功率分配基于所述D2D对(14)和蜂窝无线设备(16)传输的总和速率；以及

至少部分基于所确定的功率分配来配置所述D2D对(14)和蜂窝无线设备(16)。

11.如权利要求10所述的网络设备(12)，所述处理器(24)进一步配置成确定所述D2D对处的多个波束矢量。

12.如权利要求10所述的网络设备(12)，其中确定对于所述D2D对(14)和蜂窝无线设备(16)传输的配对的功率分配包括确定对于所述蜂窝无线设备(16)的传输功率Pc和对于所述D2D对(14)的传输功率Pd。

13.如权利要求10所述的网络设备(12)，其中所述CSI数据包括对应于以下中的至少一个的信息：

所述D2D对(14)之间的信道响应；

所述蜂窝无线设备(16)与所述网络设备(12)之间的信道响应；

D2D传送器与所述网络设备(12)之间的干扰信道；

所述蜂窝无线设备(16)与所述D2D对(14)的接收设备之间的干扰信道；

所述D2D对(14)与近邻基站之间的小区间干扰ICI信道；以及

所述蜂窝无线设备(16)与所述近邻基站之间的小区间干扰ICI信道。

14.如权利要求10所述的网络设备(12)，其中所述预定准则包括：

对于所述D2D对(14)和蜂窝无线设备(16)的预定义信噪比SINR阈值；以及

至少一个预定义ICI信道阈值。

15.如权利要求10所述的网络设备(12)，其中确定所述D2D数据传输速率基于所述D2D对(14)的信道的估计。

16.如权利要求10所述的网络设备(12)，其中所述存储器(26)具有另外的指令，其在由所述处理器(24)执行时使所述处理器(24)配置成确定所述蜂窝无线设备(16)与所述D2D对(14)的可实现数据速率总和。

17.如权利要求10所述的网络设备(12)，其中计算满足预先规定的SINR的可接受功率水平包括使所述D2D对(14)的传输功率总和约束为小于最大功率水平。

18.如权利要求10所述的网络设备(12)，其中所述存储器(26)具有另外的指令，其在由所述处理器(24)执行时使所述处理器(24)配置成迭代地搜索满足所述可行性条件的D2D对(14)和蜂窝无线设备(16)配对。

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