CN108810855B - 基于能量约束和干扰限制区域的分簇d2d资源分配方法 - Google Patents

基于能量约束和干扰限制区域的分簇d2d资源分配方法 Download PDF

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CN108810855B CN201810499842.4A CN201810499842A CN108810855B CN 108810855 B CN108810855 B CN 108810855B CN 201810499842 A CN201810499842 A CN 201810499842A CN 108810855 B CN108810855 B CN 108810855B
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Abstract

一种基于能量约束和干扰限制区域的分簇D2D资源分配方法，所述方法包括：在当前资源调度帧的奇数时隙结束前，获取所述D2D用户设备从周围环境中获取能量的信息；为各个所述蜂窝用户设备分配资源块，并基于所述D2D用户设备从周围环境中获取的能量，计算得到所述D2D用户设备的发送功率；从所述D2D用户设备中去除发送功率小于预设的最小发送功率阈值的D2D用户设备；为各个所述蜂窝用户设备分配资源块，并基于蜂窝用户设备的干扰限制区域和D2D用户设备的干扰限制区域，将所述D2D用户设备以蜂窝用户设备为簇头进行分簇；为各个分簇中的蜂窝用户设备和D2D用户设备分配对应的发送功率。上述的方案，可以缓解蜂窝用户设备和D2D用户设备及D2D用户设备相互之间的干扰，提升用户设备的通信质量。

Description

基于能量约束和干扰限制区域的分簇D2D资源分配方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体地涉及一种基于能量约束和干扰限制区域的分簇D2D资源分配方法。
背景技术
第五代移动通信是指第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，外语缩写为5G，为4G之后的延伸。
为了满足日益增长的本地通信负载和频谱效率需求，设备到设备的直接通信(D2D，Device-to-Device)成为第五代移动通信技术通信系统的关键技术之一。与通过基站进行信息传递不同，D2D通信能够使移动设备在本地链路进行直接的信息传输，通过复用蜂窝用户设备资源的方式能够提升小范围频谱效率，降低传输延迟并扩大基站范围，同时提高了系统吞吐量。
但是，现有的D2D资源分配方法，使得蜂窝用户设备和D2D用户设备之间及D2D用户设备相互之间存在着较大的干扰，影响了用户设备的通信质量。
发明内容
本发明解决的技术问题是如何缓解蜂窝用户设备和D2D用户设备之间及D2D用户设备相互之间的干扰问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于能量约束和干扰限制区域的分簇D2D资源分配方法，所述方法包括：
获取基站覆盖区域内蜂窝用户设备和D2D用户设备的信息；
在当前资源调度帧的奇数时隙结束前，获取所述D2D用户设备从周围环境中获取能量的信息；每个所述资源调度帧包括等长的奇数时隙和偶数时隙，且在所述奇数时隙D2D用户设备从周围环境中获取能量，在所述偶数时隙所述D2D用户设备向其他D2D用户设备传输信息；
为各个所述蜂窝用户设备分配资源块，并基于所述D2D用户设备在从周围环境中获取的能量，计算得到所述D2D用户设备的发送功率；
从所述D2D用户设备中去除发送功率小于预设的最小发送功率阈值的D2D用户设备，得到满足最小发送功率阈值的D2D用户设备；
为各个所述蜂窝用户设备分配资源块，并基于蜂窝用户设备的干扰限制区域和D2D用户设备的干扰限制区域，将所述D2D用户设备以蜂窝用户设备为簇头进行分簇；
为各个分簇中的蜂窝用户设备和D2D用户设备分配对应的发送功率，以使得各个分簇内的D2D用户设备在所述当前资源调度帧的偶数时隙内，复用对应的蜂窝用户设备的上行链路频带资源向其他D2D用户设备传输信息。
可选地，所述为各个所述蜂窝用户设备分配资源块，并基于蜂窝用户设备的干扰限制区域和D2D用户设备的干扰限制区域，将所述D2D用户设备以蜂窝用户设备为簇头进行分簇，包括：
确定每个蜂窝用户设备的干扰限制区域和每个所述满足最小发送功率阈值的D2D用户设备的干扰限制区域；
对满足最小发送功率阈值的D2D用户设备按照顺序进行遍历，获取遍历到的当前D2D用户设备；
当确定遍历到的D2D用户设备位于蜂窝用户设备的干扰限制区域之外且该蜂窝用户设备的分簇内已存在的D2D用户设备位于遍历到的当前D2D用户设备的干扰限制区域之外时，将遍历到的当前D2D用户设备加入该蜂窝用户设备的分簇内，直至所述满足最小发送功率阈值的D2D用户设备全部遍历完成，得到以每个蜂窝用户设备为簇头的多个分簇。
可选地，所述确定蜂窝用户设备的干扰限制区域，包括：
以所述蜂窝用户设备的位置为中心，将不满足蜂窝用户设备的最小信号干扰噪声比的区域，作为所述蜂窝用户设备的干扰限制区域。
可选地，采用如下的公式确定蜂窝用户设备的干扰限制区域的半径：
Figure BDA0001668219780000021
且，
Figure BDA0001668219780000031
Figure BDA0001668219780000032
其中，
Figure BDA0001668219780000033
表示蜂窝用户设备ci的干扰限制区域的半径，SIRc表示蜂窝用户设备ci的信噪比，SIRcmin表示蜂窝用户设备ci的信噪比最小值，
Figure BDA00016682197800000316
表示蜂窝用户设备ci的功率，gi，B表示蜂窝用户设备i和基站之间的信道增益，
Figure BDA0001668219780000034
表示D2D用户设备j的发送功率，
Figure BDA0001668219780000035
D2D用户设备j和基站之间的信道增益表示，
Figure BDA0001668219780000036
表示D2D用户设备j和基站之间的距离，Li，B表示蜂窝用户设备i和基站之间的距离，α表示路径损耗指数，
Figure BDA0001668219780000037
表示D2D用户设备j，
Figure BDA0001668219780000038
表示D2D用户设备与基站之间的信道增益参数，Ki，B表示蜂窝用户设备与基站之间的信道增益参数。
可选地，所述蜂窝用户设备的最小信号干扰噪声比SINR为0dB。
可选地，所述确定D2D用户设备的干扰限制区域，包括：
以D2D用户设备的位置为中心，将不满足D2D用户设备的最小信号干扰噪声比的区域，作为所述蜂窝用户设备的干扰限制区域。
可选地，采用如下的公式确定D2D用户设备的干扰限制区域的半径：
Figure BDA0001668219780000039
Figure BDA00016682197800000310
Figure BDA00016682197800000311
其中，
Figure BDA00016682197800000312
表示D2D用户设备dj的干扰限制区域的半径，SIRd表示D2D用户设备dj的信噪比，
Figure BDA00016682197800000313
表示蜂窝用户设备ci的功率，
Figure BDA00016682197800000314
表示D2D用户设备j的发送功率，
Figure BDA00016682197800000315
表示D2D用户设备j与蜂窝用户设备间的信道增益，
Figure BDA0001668219780000041
表示D2D用户设备j’与蜂窝用户设备间的信道增益，SIRdmin表示D2D用户设备dj的信噪比最小值，
Figure BDA0001668219780000042
表示D2D用户设备j’与蜂窝用户设备i的距离，
Figure BDA0001668219780000043
表示D2D用户设备j与蜂窝用户设备i的距离，α表示路径损耗指数，
Figure BDA0001668219780000044
表示D2D用户设备j’与蜂窝用户设备i之间的信道增益参数，
Figure BDA0001668219780000045
表示D2D用户设备j与蜂窝用户设备i之间的信道增益参数。
可选地，所述D2D用户设备的最小信号干扰噪声比为5dB。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
上述的方案，通过蜂窝用户设备的干扰限制区域和D2D用户设备的干扰限制区域，将所述D2D用户设备以蜂窝用户设备为簇头进行分簇，为各个分簇中的蜂窝用户设备和D2D用户设备分配对应的发送功率，以使得各个分簇内的D2D用户设备在所述当前资源调度帧的偶数时隙内，复用对应的蜂窝用户设备的上行链路频带资源向其他D2D用户设备传输信息，即同一分簇内的用户设备可以复用相同的资源块，从而可以缓解分簇内用户设备间的相互干扰，故可以提高用户设备的通信质量。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种基于能量约束和干扰限制区域的分簇D2D资源分配方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中的一种基于能量约束和干扰限制区域的分簇D2D资源分配方法中对用户设备进行分簇的流程示意图；
图3是本发明实施例中的基于能量约束和干扰限制区域的分簇D2D资源分配方法的应用实例示意图。
具体实施方式
蜂窝网络下的设备到设备(Device to Device，D2D)通信具有三种模式，分别是专用模式、蜂窝模式和复用模式。其中，复用模式即系统中的D2D用户设备通过复用蜂窝链路的资源块进行设备间的直接通信。这种模式可以提高系统的资源利用率，但同时会引发新的问题，即小区内用户设备间的相互干扰问题。
资源分配属干扰管理范畴，是在蜂窝链路自身调度未变化的情况下进行D2D资源分配优化以提升小区总的吞吐量和频带利用率。其中，优化D2D资源分配包含如何减少D2D发送端对蜂窝用户设备的干扰和减少蜂窝用户设备对D2D接收端的干扰。
D2D通信因其短距离通信的特点能促进新型移动应用和业务模型的发展，而更高的数据速率需求造成了移动设备的高能耗，同时移动设备通常受到电池容量的约束，这极大地影响了网络寿命，在很多领域，单纯由电池供电的无线通信网络已经不能满足需求，由此引入从周围环境中获取能量的技术。
基于能量获取的D2D资源分配方案可以延长能量受限设备的网络寿命，同时满足严格的能量效率要求。为进一步提高网络吞吐量，该方案采用“多对一”的资源共享方式，即一个相同的资源块能被多个D2D用户设备复用，在这种方式下D2D用户设备除了受到蜂窝链路产生的干扰以外，还将受到共享同一个资源块的其他D2D通信链路的干扰。因此，现有的资源分配方法，使得蜂窝用户设备和D2D用户设备之间及D2D用户设备相互之间存在着较大的干扰。
本发明实施例中的技术方案通过蜂窝用户设备的干扰限制区域和D2D用户设备的干扰限制区域，将所述D2D用户设备以蜂窝用户设备为簇头进行分簇，为各个分簇中的蜂窝用户设备和D2D用户设备分配对应的发送功率，以使得各个分簇内的D2D用户设备在所述当前资源调度帧的偶数时隙内，复用对应的蜂窝用户设备的上行链路频带资源向其他D2D用户设备传输信息，即同一分簇内的用户设备可以复用相同的资源块，从而可以缓解甚至消除分簇内用户设备间的相互干扰，故可以提高用户设备的通信质量。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1是本发明实施例的一种D2D资源分配方法的结构示意图。参考图1，一种基于能量约束和干扰限制区域的分簇D2D资源分配方法，具体可以包括如下的步骤：
步骤S101：获取基站覆盖区域内蜂窝用户设备和D2D用户设备的信息。
在具体实施中，基站可以通过蜂窝用户设备和D2D用户设备的当前所处位置，来判断蜂窝用户设备和D2D用户设备是否位于自身的覆盖范围内。
步骤S102：在当前资源调度帧的奇数时隙结束前，获取所述D2D用户设备从周围环境中获取能量的信息。
在具体实施中，每个所述资源调度帧包括等长的奇数时隙和偶数时隙。其中，对于每个资源调度帧：奇数时隙为基站覆盖范围内的D2D用户设备从周围环境中获取能量的时隙，即充能时隙；偶数时隙为所述D2D用户设备向其他D2D用户设备传输信息的时隙，也称为传输时隙。
步骤S103：基于所述D2D用户设备在从周围环境中获取的能量，计算得到所述D2D用户设备的发送功率。
在具体实施中，D2D用户设备在从周围环境中获取的能量与发送功率之间满足预设的对应关系，故所述D2D用户设备在从周围环境中获取的能量在当前调度帧的奇数时隙获取的能量，采用所述对应关系可以计算得到每个所述D2D用户设备的发送功率。
步骤S104：从所述D2D用户设备中去除发送功率小于预设的最小发送功率阈值的D2D用户设备，得到满足最小发送功率阈值的D2D用户设备。
在具体实施中，所述预设的最小发送功率阈值为D2D用户设备进行数据传输所需的最小发送功率，且可以根据通信系统的实际需要进行设置。在本发明一实施例中，所述最小发送功率阈值为23dBm。
步骤S105：为各个所述蜂窝用户设备分配资源块，并基于蜂窝用户设备的干扰限制区域和D2D用户设备的干扰限制区域，将所述D2D用户设备以蜂窝用户设备为簇头进行分簇。
在具体实施中，基站可以按照正比公平(PF)算法为蜂窝用户设备分配资源块。
在具体实施中，将所述D2D用户设备以蜂窝用户设备为簇头进行分簇，为将相互之间不会产生干扰的D2D用户设备和蜂窝用户设备划入同一分簇内，具体请参见图2的详细介绍。
步骤S106：为各个分簇中的蜂窝用户设备和D2D用户设备分配对应的发送功率。
具体实施中，为所述D2D用户设备分配对应的发送功率为所述最小发送功率阈值，为蜂窝用户设备所分配的为发送功率为蜂窝用户设备的最大发送功率。
当蜂窝用户设备和D2D用户设备的发送功率分配完成时，各个分簇内的D2D用户设备在当前资源调度帧的偶数时隙内，可以复用对应的蜂窝用户设备的上行链路频带资源向其他D2D用户设备传输信息，可以缓解分簇内蜂窝用户设备与D2D用户设备之间及D2D用户设备相互间的干扰，故可以提高用户设备的通信质量，提升用户设备的使用体验。
图2示出了本发明实施例中的一种对基站内的用户设备进行分簇的流程示意图。参见图2，本发明实施例中的一种用户设备分簇方法，可以包括如下的步骤：
步骤S201：确定每个蜂窝用户设备的干扰限制区域和每个所述满足最小发送功率阈值的D2D用户设备的干扰限制区域。
在具体实施中，所述蜂窝用户设备的干扰限制区域，为以蜂窝用户设备的位置为中心的不满足蜂窝用户设备最小信号干扰噪声比的区域，在本发明一实施例中，所述蜂窝用户设备的最小信号干扰噪声比SINR为0dB。其中，根据蜂窝用户设备的干扰限制区域的定义，可以得到蜂窝用户设备的干扰限制区域半径为：
Figure BDA0001668219780000071
且，
Figure BDA0001668219780000072
Figure BDA0001668219780000073
其中，
Figure BDA0001668219780000081
表示蜂窝用户设备ci的干扰限制区域的半径，SIRc表示蜂窝用户设备ci的信噪比，SIRcmin表示蜂窝用户设备ci的信噪比最小值，
Figure BDA00016682197800000818
表示蜂窝用户设备ci的功率，gi，B表示蜂窝用户设备i和基站之间的信道增益，
Figure BDA0001668219780000082
表示D2D用户设备j的发送功率，
Figure BDA0001668219780000083
D2D用户设备j和基站之间的信道增益表示，
Figure BDA0001668219780000084
表示D2D用户设备j和基站之间的距离，Li，B表示蜂窝用户设备i和基站之间的距离，α表示路径损耗指数，
Figure BDA0001668219780000085
表示D2D用户设备j，
Figure BDA0001668219780000086
表示D2D用户设备与基站之间的信道增益参数，Ki，B表示蜂窝用户设备与基站之间的信道增益参数。
在具体实施中，所述确定D2D用户设备的干扰限制区域，为以D2D用户设备的位置为中心，将不满足D2D用户设备的最小信号干扰噪声比的区域。在本发明一实施例中，D2D用户设备的最小信号干扰噪声比为5dB。其中，根据蜂窝用户设备的干扰限制区域的定义，可以得到确定D2D用户设备的干扰限制区域的半径为：
Figure BDA0001668219780000087
且，
Figure BDA0001668219780000088
Figure BDA0001668219780000089
其中，
Figure BDA00016682197800000810
表示D2D用户设备dj的干扰限制区域的半径，SIRd表示D2D用户设备dj的信噪比，
Figure BDA00016682197800000811
表示蜂窝用户设备ci的功率，
Figure BDA00016682197800000812
表示D2D用户设备j的发送功率，
Figure BDA00016682197800000813
表示D2D用户设备j与蜂窝用户设备间的信道增益，
Figure BDA00016682197800000814
表示D2D用户设备j’与蜂窝用户设备间的信道增益，SIRdmin表示D2D用户设备dj的信噪比最小值，
Figure BDA00016682197800000815
表示D2D用户设备j’与蜂窝用户设备i的距离，
Figure BDA00016682197800000816
表示D2D用户设备j与蜂窝用户设备i的距离，α表示路径损耗指数，
Figure BDA00016682197800000817
表示D2D用户设备j’与蜂窝用户设备i之间的信道增益参数，
Figure BDA0001668219780000091
表示D2D用户设备j与蜂窝用户设备i之间的信道增益参数。
步骤S202：对满足最小发送功率阈值的D2D用户设备按照顺序进行遍历，获取遍历到的当前D2D用户设备。
在具体实施中，满足最小发送功率阈值的D2D用户设备进行遍历的顺序可以根据实际的需要进行设置。在本发明一实施例中，可以通过计算D2D用户设备对相应资源块的优先级的先后顺序，满足最小发送功率阈值的D2D用户设备进行遍历。具体而言，可以通过计算D2D用户设备对每个资源块的metric值，并按照计算得到的metric值的大小顺序进行排列，满足最小发送功率阈值的D2D用户设备的优先级顺序。
步骤S203：判断遍历到的当前D2D用户设备是否位于蜂窝用户设备的干扰限制区域之外；当判断结果为是时，可以执行步骤S204；反之，则可以执行步骤S206。
步骤S204：判断对应蜂窝用户设备的分簇内当前存在的D2D用户设备是否位于遍历到的当前D2D用户设备的干扰限制区域之外；当判断结果为是时，可以执行步骤S205；反之，则可以执行步骤S206。
步骤S205：将遍历到的当前D2D用户设备置于该蜂窝用户设备的分簇内。
在具体实施中，当遍历到的当前D2D用户设备位于对应的蜂窝用户设备的干扰限制区域之外，且该蜂窝用户设备的分簇内已经存在的D2D用户设备位于遍历到的当前D2D用户设备位的干扰限制区域之外时，可以确定遍历到的当前D2D用户设备在进行D2D通信时，既不会对蜂窝用户设备产生干扰，也不会对分簇内已经存在的D2D用户设备的通信产生干扰，故可以将遍历到的当前D2D用户设备置于该蜂窝用户设备的分簇内。
步骤S206：将遍历到的当前D2D用户设备移出该蜂窝用户设备的分簇。
在具体实施中，当遍历到的当前D2D用户设备位于对应的蜂窝用户设备的干扰限制区域之内时，可以确定遍历到的当前D2D用户设备在进行D2D通信时，会对蜂窝用户设备的通信产生干扰；或者，当遍历到的当前D2D用户设备位于对应的蜂窝用户设备的干扰限制区域之外但且该蜂窝用户设备的分簇内已经存在的D2D用户设备位于遍历到的当前D2D用户设备位的干扰限制区域之内时，可以确定遍历到的当前D2D用户设备在进行D2D通信时，虽不会对蜂窝用户设备产生干扰，但会对分簇内已经存在的D2D用户设备的通信产生干扰。因此，在出现上述两种情况中任意一种情况时，通过将遍历到的当前D2D用户设备移出该蜂窝用户设备的分簇，可以缓解或者消除D2D通信对蜂窝用户设备和D2D用户设备的干扰。
步骤S207：判断满足最小发送功率阈值的D2D用户设备是否全部遍历完成；当判断结果为是时，可以结束操作；反之，则可以执行步骤S207。
步骤S208：获取下一D2D用户设备，并从步骤S203开始执行。
在具体实施中，当满足最小发送功率阈值的D2D用户设备为全部遍历完成，也即尚存在未划分到分簇内的D2D用户设备，故此时可以按照顺序对剩余的满足最小发送功率阈值的D2D用户设备进行遍历，也即获取下一位序的满足最小发送功率阈值的D2D，并从步骤S203开始执行，直至所有的满足最小发送功率阈值的D2D用户设备全部遍历完成，即将所有的满足最小发送功率阈值的D2D用户设备划入以不同的蜂窝用户设备为簇头的分簇内。
下面结合具体的实例对本发明实施例中的基于能量约束和干扰限制区域的分簇D2D资源分配方法进行介绍。
参见图3，针对一个单小区场景，该小区内包含一个基站BS，两个蜂窝用户设备C1和C2，以及五个D2D用户设备d1、d2、d3、d4和
Figure BDA0001668219780000101
以第一个资源调度帧为例，将其分成等长的两个时隙，分别为第一时隙的奇数时隙和第二时隙的偶数时隙。基站BS按正比公平调度(PF)算法分别为两个蜂窝用户设备C1和C2分配资源块RB1和RB2，蜂窝用户设备在第一个调度帧内与基站BS时刻保持上行链路数据通信。
在第一时隙，五个D2D用户设备d1、d2、d3、d4和
Figure BDA0001668219780000103
同时从周围环境中获取能量，并在第一时隙末尾得到五个D2D用户设备在第一时隙所获取的能量值E1、E2、E3、E4和E5，对应的功率值为P1、P2、P3、P4和P5，如表1所示：
表1
Figure BDA0001668219780000102
Figure BDA0001668219780000111
在第二时隙开始前，判断五个D2D用户设备功率值是否满足发送信号的最小发送功率阈值，将不满足发送信号最小发送功率阈值的D2D用户设备剔除，剔除的用户设备不参与第二时隙的信息传输，这里以五个D2D用户设备都满足发送信号最小发送功率阈值的情况继续进行说明。
在筛选出满足发送信号最小发送功率阈值的用户设备后，划分两个蜂窝用户设备C1和C2的干扰限制区域CU-ILA，该干扰限制区域本身不满足蜂窝用户设备最小信号干扰噪声比，并根据该项限制条件可以得到蜂窝用户设备干扰限制区域半径。
从图3可以看出蜂窝用户设备C1的干扰限制区域，D2D用户设备d1在C1的干扰限制区域中，因此它不满足蜂窝用户设备C1最小信号噪声比的要求，不能复用蜂窝用户设备C1上行链路的频谱资源；d2在C1的干扰限制区域之外，它满足蜂窝用户设备C1最小信号干扰噪声比的需求，因此d2可以复用蜂窝用户设备C1上行链路的频谱资源。
在划分蜂窝用户设备干扰限制区域后，继续划分五个D2D用户设备的干扰限制区域D2D-ILA，即第二重干扰限制区域，与蜂窝用户设备干扰限制区域类似，该干扰限制区域本身不满足D2D用户设备最小信号干扰噪声比，根据改项限制条件可以得到D2D用户设备干扰限制区域半径。
从图3可以看出D2D用户设备d2和d4的干扰限制区域，d2在蜂窝用户设备C1的干扰限制区域外，它满足D2D用户设备C1最小信号干扰噪声比的要求，因此D2D用户设备d2可以复用C1的上行链路资源；d3在D2D用户设备d2的干扰限制区域内，因此d3不能与d2共享蜂窝用户设备C1的频谱资源。同理，对于d4的干扰限制区域，D2D用户设备d5不能与d4共享蜂窝用户设备C1的频谱资源。
接着，以蜂窝用户设备作为簇头，根据D2D用户设备的位置分布对其进行分簇。继续参见图3，d1在C1的干扰限制区域内因此被剔除，d2，d3，d4，d5在C1的干扰限制区域外因而保留，而D2D用户设备d3在d2的干扰限制区域内因此被剔除，D2D用户设备d5在d4的干扰限制区域内因此也被剔除，将剩下的D2D用户设备d2，d4和蜂窝用户设备C1划分成一个簇，D2D用户设备d2和d4可以共享蜂窝用户设备C1的上行链路频谱资源。
当分簇完成之后，以功率P0给D2D用户设备分配发送功率，以最大发送率
Figure BDA0001668219780000121
给蜂窝用户设备分配发送功率，蜂窝用户设备和D2D用户设备采用所分配的发送功率进行数据传输，其中，对应分簇内的D2D用户设备复用该分簇的簇头的蜂窝用户设备的频谱资源与其他D2D用户设备进行数据传输，并在第二时隙数据传输完成时，计算系统吞吐量的信息，以对系统的性能进行评估。
本发明实施例中的上述方案，通过蜂窝用户设备的干扰限制区域和D2D用户设备的干扰限制区域，将所述D2D用户设备以蜂窝用户设备为簇头进行分簇，为各个分簇中的蜂窝用户设备和D2D用户设备分配对应的发送功率，以使得各个分簇内的D2D用户设备在所述当前资源调度帧的偶数时隙内，复用对应的蜂窝用户设备的上行链路频带资源向其他D2D用户设备传输信息，即同一分簇内的用户设备可以复用相同的资源块，从而可以缓解分簇内用户设备间的相互干扰，故可以提高用户设备的通信质量。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (7)

1.一种基于能量约束和干扰限制区域的分簇D2D资源分配方法，其特征在于，包括：
获取基站覆盖区域内蜂窝用户设备和D2D用户设备的信息；
在当前资源调度帧的奇数时隙结束前，获取所述D2D用户设备从周围环境中获取能量的信息；每个所述资源调度帧包括等长的奇数时隙和偶数时隙，且在所述奇数时隙D2D用户设备从周围环境中获取能量，在所述偶数时隙所述D2D用户设备向其他D2D用户设备传输信息；
为各个所述蜂窝用户设备分配资源块，并基于所述D2D用户设备在从周围环境中获取的能量，计算得到所述D2D用户设备的发送功率；
从所述D2D用户设备中去除发送功率小于预设的最小发送功率阈值的D2D用户设备，得到满足最小发送功率阈值的D2D用户设备；
基于蜂窝用户设备的干扰限制区域和D2D用户设备的干扰限制区域，将所述满足最小发送功率阈值的D2D用户设备以蜂窝用户设备为簇头进行分簇，具体包括：确定每个蜂窝用户设备的干扰限制区域和每个所述满足最小发送功率阈值的D2D用户设备的干扰限制区域；对满足最小发送功率阈值的D2D用户设备按照顺序进行遍历，获取遍历到的当前D2D用户设备；当确定遍历到的D2D用户设备位于蜂窝用户设备的干扰限制区域之外且该蜂窝用户设备的分簇内已存在的D2D用户设备位于遍历到的当前D2D用户设备的干扰限制区域之外时，将遍历到的当前D2D用户设备加入该蜂窝用户设备的分簇内，直至所述满足最小发送功率阈值的D2D用户设备全部遍历完成，得到以每个蜂窝用户设备为簇头的多个分簇；
为各个分簇中的蜂窝用户设备和D2D用户设备分配对应的发送功率，以使得各个分簇内的D2D用户设备在所述当前资源调度帧的偶数时隙内，复用对应的蜂窝用户设备的上行链路频带资源向其他D2D用户设备传输信息。
2.根据权利要求1所述的基于能量约束和干扰限制区域的分簇D2D资源分配方法，其特征在于，所述确定蜂窝用户设备的干扰限制区域，包括：
以所述蜂窝用户设备的位置为中心，将不满足蜂窝用户设备的最小信号干扰噪声比的区域，作为所述蜂窝用户设备的干扰限制区域。
3.根据权利要求2所述的基于能量约束和干扰限制区域的分簇D2D资源分配方法，其特征在于，采用如下的公式确定蜂窝用户设备的干扰限制区域的半径：
Figure FDA0002591318030000021
且，
Figure FDA0002591318030000022
Figure FDA0002591318030000023
其中，
Figure FDA0002591318030000024
表示蜂窝用户设备ci的干扰限制区域的半径，SIRc表示蜂窝用户设备ci的信噪比，SIRcmin表示蜂窝用户设备ci的信噪比最小值，Pi c表示蜂窝用户设备ci的功率，gi,B表示蜂窝用户i和基站之间的信道增益，
Figure FDA0002591318030000025
表示D2D用户设备j的发送功率，
Figure FDA0002591318030000026
D2D用户j和基站之间的信道增益表示，
Figure FDA0002591318030000027
表示D2D用户j和基站之间的距离，Li,B表示蜂窝用户i和基站之间的距离，α表示路径损耗指数，
Figure FDA0002591318030000028
表示D2D用户j，
Figure FDA0002591318030000029
表示D2D用户与基站之间的信道增益参数，Ki，B表示蜂窝用户设备与基站之间的信道增益参数。
4.根据权利要求3所述的基于能量约束和干扰限制区域的分簇D2D资源分配方法，其特征在于，所述蜂窝用户设备的最小信号干扰噪声比SINR为0dB。
5.根据权利要求1所述的基于能量约束和干扰限制区域的分簇D2D资源分配方法，其特征在于，所述确定D2D用户设备的干扰限制区域，包括：
以D2D用户设备的位置为中心，将不满足D2D用户设备的最小信号干扰噪声比的区域，作为所述蜂窝用户设备的干扰限制区域。
6.根据权利要求5所述的基于能量约束和干扰限制区域的分簇D2D资源分配方法，其特征在于，采用如下的公式确定D2D用户设备的干扰限制区域的半径：
Figure FDA00025913180300000210
且，
Figure FDA0002591318030000031
Figure FDA0002591318030000032
其中，
Figure FDA0002591318030000033
表示D2D用户设备dj的干扰限制区域的半径，SIRd表示D2D用户设备dj的信噪比，
Figure FDA0002591318030000034
表示蜂窝用户设备ci的功率，
Figure FDA0002591318030000035
表示D2D用户设备j的发送功率，
Figure FDA0002591318030000036
表示D2D用户设备j与蜂窝用户设备间的信道增益，
Figure FDA0002591318030000037
表示D2D用户设备j’与蜂窝用户设备间的信道增益，SIRd min表示D2D用户设备dj的信噪比最小值，
Figure FDA0002591318030000038
表示D2D用户设备j’与蜂窝用户设备i的距离，
Figure FDA0002591318030000039
表示D2D用户设备j与蜂窝用户设备i的距离，α表示路径损耗指数，
Figure FDA00025913180300000310
表示D2D用户设备j’与蜂窝用户设备i之间的信道增益参数，
Figure FDA00025913180300000311
表示D2D用户设备j与蜂窝用户设备i之间的信道增益参数。
7.根据权利要求6所述的D2D资源分配方法，其特征在于，所述D2D用户设备的最小信号干扰噪声比为5dB。
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