CN108934003A - 一种d2d中继网络下基于链路状态的资源分配方法 - Google Patents

一种d2d中继网络下基于链路状态的资源分配方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108934003A
CN108934003A CN201810965622.6A CN201810965622A CN108934003A CN 108934003 A CN108934003 A CN 108934003A CN 201810965622 A CN201810965622 A CN 201810965622A CN 108934003 A CN108934003 A CN 108934003A
Authority
CN
China
Prior art keywords
link
probability
transmission power
interference
resource allocation
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.)
Granted
Application number
CN201810965622.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108934003B (zh
Inventor
彭艺
杨唐钢
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.)
Kunming University of Science and Technology
Original Assignee
Kunming University of Science and Technology
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 Kunming University of Science and Technology filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN201810965622.6A priority Critical patent/CN108934003B/zh
Publication of CN108934003A publication Critical patent/CN108934003A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108934003B publication Critical patent/CN108934003B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/70—Services for machine-to-machine communication [M2M] or machine type communication [MTC]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/14—Network analysis or design
    • H04L41/145—Network analysis or design involving simulating, designing, planning or modelling of a network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/04—Arrangements for maintaining operational condition
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/06—Testing, supervising or monitoring using simulated traffic
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/22—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing using selective relaying for reaching a BTS [Base Transceiver Station] or an access point
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及一种D2D中继网络下基于链路状态的资源分配方法，属于无线通信技术领域。本发明包括步骤：根据场景中通信链路建立贝叶斯概率网络模型；计算出链路中断概率，即发射功率发生改变的先验概率；再判断通信链路是否可能产生中断，然后再根据预测结果调整用户的发射功率，使得链路稳定；计算出链路干扰概率；再判断是否可能产生干扰，然后再根据预测结果调整用户的频谱选择，使得链路稳定。本发明提出的基于链路状态预测的资源分配方法，能有效的保障链路稳定性，从而提升整个网络的整体性能。

Description

一种D2D中继网络下基于链路状态的资源分配方法
技术领域
本发明涉及一种D2D中继网络下基于链路状态的资源分配方法，属于无线通信技术领域。
背景技术
随着通信技术的飞速发展，对通信的要求也越来越高，在不同的场景下对通信也有不同的要求，在通信资源日渐匮乏的今天，提高通信资源的利用率和传输速率是通信系统中需要解决的问题,由于受频谱资源和能量资源的限制，传统的通信网络所能提供的传输速度无法满足用户的需求；将D2D(Device to Device)技术和无线认知网络结合在一起，构成具有认知能力的认知中继网络，认知中继网络集成了认知无线网络在频谱资源利用以及协作中继通信技术在协作分集上的优势，能有效提高频谱资源的利用效率，增加网络系统的容量，因而越来越受到研究者的重视认知中继网络模型结构由授权网络和认知中继网络两部分组成，传输模式可以采用协作中继传输，认知用户与授权用户共享频谱资源，授权用户享有优先使用频谱资源的权利。在动态的网络场景中，由于用户和中继节点的随机移动会改变节点方向而产生干扰，影响通信链路的稳定性，基于静态的资源分配算法效率较低进而影响系统整体的传输性能。
发明内容
本发明提供了一种D2D中继网络下基于链路状态的资源分配方法，从认知中继网络出发，使用概率网络对链路状态稳定性进行预测，再根据预测结果调整传输模式、传输功率和传输频段；用于提高链路的稳定性。
本发明的技术方案是：一种D2D中继网络下基于链路状态的资源分配方法，所述资源分配方法的具体步骤如下：
Step1、根据场景中通信链路建立贝叶斯概率网络模型；
Step2、根据Step1建立的贝叶斯概率网络模型利用全概率公式计算出链路中断概率，即发射功率发生改变的先验概率；
Step3、再根据Step2得到的发射功率发生改变的先验概率判断通信链路是否可能产生中断，然后再根据预测结果调整用户的发射功率，使得链路稳定；
如果可能产生中断，链路可能断裂时，那么增加发射功率用于保证链路连通；
如果没有可能产生中断，链路可能链接时，那么不改变发射功率；
Step4、根据Step1建立的贝叶斯概率网络模型利用全概率公式先计算出链路干扰概率；
Step5、再根据Step4得到的链路干扰概率判断是否可能产生干扰，然后再根据预测结果调整用户的频谱选择，使得链路稳定；
如果可能产生干扰时，则先判断是否有新的传输频段可以使用；如果有新的传输频段可以使用，则更换新的传输频段；如果没有新的传输频段可以使用，则使用直接模式进行传输；
如果没有可能产生干扰时，则使用中继模式进行传输。
Step6、循环步骤Step2-5确定用户的传输模式以保证通信链路的连通。
所述步骤Step2中，计算发射功率Pu发生改变的先验概率Pr(Pu)，由全概率公式有：
Pr(Pu)＝Pr(Pu|Zu＝0)Pr(Zu＝0)+Pr(Pu|Zu＝1)Pr(Zu＝1) (1)
根据公式(1)确定Pr(Pu)并求得Pr(Pu|Zu)；根据Pr(Pu|Zu)调整发射功率保证链路连通；
其中，Zu表示D2D用户和相邻节点所构成的链路状态；Pu表示用户的发射功率；Pu的值取0或1表示减少或增加发射功率；
所述步骤Step3中：
已知Zu＝1，表示链路链接时，减小发射功率的概率为0，不改变发射功率Pu；
已知Zu＝1，表示链路链接时，增加发射功率的概率为0，不改变发射功率Pu；
已知Zu＝0，表示链路断裂时，增加发射功率的概率为1，增加发射功率Pu；
已知Zu＝0，表示链路断裂时，减小发射功率的概率为0，不减小发射功率Pu；
用公式表示为：
确定Pr(Pu＝1|Zu＝0)后，其他条件概率表示为：
Pr(Pu＝0|Zu＝0)＝1-Pr(Pu＝1|Zu＝0) (3)。
所述步骤Step4、Step5中，根据Step1建立的贝叶斯概率网络模型计算出链路干扰概率，即计算出干扰Iu发生的先验概率Pr(Iu)；根据计算干扰可能发生的概率及时对传输频段进行调整；其中，Iu为D2D用户对其他新节点u产生的干扰情况；
当Pr(Iu＝1)时，很有可能产生干扰，则先判断是否有新的传输频段可以使用；如果有新的传输频段可以使用，则更换新的传输频段避免产生同频干扰；如果没有新的传输频段可以使用，则使用直接模式进行传输。
本发明的有益效果是：本发明先建立概率网络模型对链路的状态进行预测，再根据预测结果及时调整发射功率和传输频段的选择，经过仿真对比其他动态网络下的资源分配算法，发明中提出的基于链路预测的算法能有效的提高了链路的稳定性，从而提升整个网络的整体性能。
附图说明
图1是本发明的流程示意图；
图2是本发明的D2D通信场景模型图；
图3是本发明的概率网络模型示意图。
具体实施方式
实施例1：如图1-3所示，一种D2D中继网络下基于链路状态的资源分配方法，所述资源分配方法的具体步骤如下：
Step1、根据场景中通信链路建立贝叶斯概率网络模型；D2D中继系统链路的场景模型图如附图2所示，场景中包含基站BS、蜂窝用户Cu，D2D用户Du，图3为本发明建立的贝叶斯概率网络模型图，其中，Zu表示D2D用户和相邻节点所构成的链路状态，Pu的值取0或1表示减少或增加发射功率；Pu为D2D用户对其他新节点u产生的干扰情况；、Zun、Pun、Iun分别为场景模型中其他链路中的链路状态、发射功率和干扰情况。
Step2、根据Step1建立的贝叶斯概率网络模型利用全概率公式计算出链路中断概率，即发射功率发生改变的先验概率；
Step3、再根据Step2得到的发射功率发生改变的先验概率判断通信链路是否可能产生中断，然后再根据预测结果调整用户的发射功率，使得链路稳定；
如果可能产生中断，链路可能断裂时，那么增加发射功率用于保证链路连通；
如果没有可能产生中断，链路可能链接时，那么不改变发射功率；
Step4、根据Step1建立的贝叶斯概率网络模型利用全概率公式先计算出链路干扰概率；
Step5、再根据Step4得到的链路干扰概率判断是否可能产生干扰，然后再根据预测结果调整用户的频谱选择，使得链路稳定；
如果可能产生干扰时，则先判断是否有新的传输频段可以使用；如果有新的传输频段可以使用，则更换新的传输频段；如果没有新的传输频段可以使用，则使用直接模式进行传输；
如果没有可能产生干扰时，则使用中继模式进行传输。
令w表示与用户u最近的同频用户，qw和qu分别表示w和u分别对应的需要调整频段的链路端节点；
先根据u的功率调整结果预测发生同频干扰的概率，若可能产生干扰时，则u与qu更换传输频段；若u与qu缺少可用的传输频段导致无法更换新的传输频段，则由u临近的同频用户w更换传输频段避免同频干扰。选取新频段的同时考虑了D2D用户对其他新节点u产生的干扰情况Iu。
在D2D传输模式中，由于选择直传模式的链路仅包含源、目的节点，相比于中继模式下的链路包含源、目的、中继三个节点，直传模式干扰范围较小，所以应优先选用直传模式，其次采用中继模式。因此，在每个t0时间内，链路传输模式可以从蜂窝传输模式到中继D2D模式，再到直传D2D模式，在保证链路不断裂的情况下尽量节省传输资源，或者链路传输模式从直传D2D模式到中继模式，再到蜂窝传输模式，为已经发生断裂的链路重新恢复正常状态，以保证链路的稳定性。
Step6、循环步骤Step2-5确定用户的传输模式以保证通信链路的连通。
所述步骤Step2中，计算发射功率Pu发生改变的先验概率Pr(Pu)，由全概率公式有：
Pr(Pu)＝Pr(Pu|Zu＝0)Pr(Zu＝0)+Pr(Pu|Zu＝1)Pr(Zu＝1) (1)
根据公式(1)确定Pr(Pu)并求得Pr(Pu|Zu)；根据Pr(Pu|Zu)调整发射功率保证链路连通；
其中，Zu表示D2D用户和相邻节点所构成的链路状态；Pu表示用户的发射功率；Pu的值取0或1表示减少或增加发射功率；
所述步骤Step3中：
已知Zu＝1，表示链路链接时，减小发射功率的概率为0，不改变发射功率Pu；
已知Zu＝1，表示链路链接时，增加发射功率的概率为0，不改变发射功率Pu；
已知Zu＝0，表示链路断裂时，增加发射功率的概率为1，增加发射功率Pu；
已知Zu＝0，表示链路断裂时，减小发射功率的概率为0，不减小发射功率Pu；
用公式表示为：
确定Pr(Pu＝1|Zu＝0)后，其他条件概率表示为：
Pr(Pu＝0|Zu＝0)＝1-Pr(Pu＝1|Zu＝0) (3)。
所述步骤Step4、Step5中，根据Step1建立的贝叶斯概率网络模型计算出链路干扰概率，即计算出干扰Iu发生的先验概率Pr(Iu)；根据计算干扰可能发生的概率及时对传输频段进行调整；其中，Iu为D2D用户对其他新节点u产生的干扰情况；
当Pr(Iu＝1)时，很有可能产生干扰，则先判断是否有新的传输频段可以使用；如果有新的传输频段可以使用，则更换新的传输频段避免产生同频干扰；如果没有新的传输频段可以使用，则使用直接模式进行传输。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种D2D中继网络下基于链路状态的资源分配方法，其特征在于：所述资源分配方法的具体步骤如下：
Step1、根据场景中通信链路建立贝叶斯概率网络模型；
Step2、根据Step1建立的贝叶斯概率网络模型利用全概率公式计算出链路中断概率，即发射功率发生改变的先验概率；
Step3、再根据Step2得到的发射功率发生改变的先验概率判断通信链路是否可能产生中断，然后再根据预测结果调整用户的发射功率，使得链路稳定；
如果可能产生中断，链路可能断裂时，那么增加发射功率用于保证链路连通；
如果没有可能产生中断，链路可能链接时，那么不改变发射功率；
Step4、根据Step1建立的贝叶斯概率网络模型利用全概率公式先计算出链路干扰概率；
Step5、再根据Step4得到的链路干扰概率判断是否可能产生干扰，然后再根据预测结果调整用户的频谱选择，使得链路稳定；
如果可能产生干扰时，则先判断是否有新的传输频段可以使用；如果有新的传输频段可以使用，则更换新的传输频段；如果没有新的传输频段可以使用，则使用直接模式进行传输；
如果没有可能产生干扰时，则使用中继模式进行传输；
Step6、循环步骤Step2-5确定用户的传输模式以保证通信链路的连通。
2.根据权利要求1所述的D2D中继网络下基于链路状态的资源分配方法，其特征在于：所述步骤Step2中，计算发射功率Pu发生改变的先验概率Pr(Pu)，由全概率公式有：
Pr(Pu)＝Pr(Pu|Zu＝0)Pr(Zu＝0)+Pr(Pu|Zu＝1)Pr(Zu＝1) (1)
根据公式(1)确定Pr(Pu)并求得Pr(Pu|Zu)；根据Pr(Pu|Zu)调整发射功率保证链路连通；
其中，Zu表示D2D用户和相邻节点所构成的链路状态；Pu表示用户的发射功率；Pu的值取0或1表示减少或增加发射功率。
3.根据权利要求2所述的D2D中继网络下基于链路状态的资源分配方法，其特征在于：所述步骤Step3中：
已知Zu＝1，表示链路链接时，减小发射功率的概率为0，不改变发射功率Pu；
已知Zu＝1，表示链路链接时，增加发射功率的概率为0，不改变发射功率Pu；
已知Zu＝0，表示链路断裂时，增加发射功率的概率为1，增加发射功率Pu；
已知Zu＝0，表示链路断裂时，减小发射功率的概率为0，不减小发射功率Pu；
用公式表示为：
确定Pr(Pu＝1|Zu＝0)后，其他条件概率表示为：
Pr(Pu＝0|Zu＝0)＝1-Pr(Pu＝1|Zu＝0) (3)。
4.根据权利要求2所述的D2D中继网络下基于链路状态的资源分配方法，其特征在于：所述步骤Step4、Step5中，根据Step1建立的贝叶斯概率网络模型计算出链路干扰概率，即计算出干扰Iu发生的先验概率Pr(Iu)；根据计算干扰可能发生的概率及时对传输频段进行调整；其中，Iu为D2D用户对其他新节点u产生的干扰情况；
当Pr(Iu＝1)时，很有可能产生干扰，则先判断是否有新的传输频段可以使用；如果有新的传输频段可以使用，则更换新的传输频段避免产生同频干扰；如果没有新的传输频段可以使用，则使用直接模式进行传输。
CN201810965622.6A 2018-08-23 2018-08-23 一种d2d中继网络下基于链路状态的资源分配方法 Active CN108934003B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810965622.6A CN108934003B (zh) 2018-08-23 2018-08-23 一种d2d中继网络下基于链路状态的资源分配方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810965622.6A CN108934003B (zh) 2018-08-23 2018-08-23 一种d2d中继网络下基于链路状态的资源分配方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108934003A true CN108934003A (zh) 2018-12-04
CN108934003B CN108934003B (zh) 2021-03-02

Family

ID=64445819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810965622.6A Active CN108934003B (zh) 2018-08-23 2018-08-23 一种d2d中继网络下基于链路状态的资源分配方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108934003B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1951079A (zh) * 2004-03-01 2007-04-18 高通股份有限公司 迭代的信道和干扰估计以及解码
CN102006237A (zh) * 2010-12-13 2011-04-06 西安电子科技大学 用于容迟网络的路由决策方法
CN103596281A (zh) * 2013-10-21 2014-02-19 东北大学 一种基于信道增益的双向无线网络调度方案
CN103916969A (zh) * 2014-04-17 2014-07-09 北京邮电大学 联合授权用户感知与链路状态估计方法与装置
WO2015020473A1 (en) * 2013-08-08 2015-02-12 Lg Electronics Inc. Method and apparatus for supporting device to device communication service in wireless communication system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1951079A (zh) * 2004-03-01 2007-04-18 高通股份有限公司 迭代的信道和干扰估计以及解码
CN102006237A (zh) * 2010-12-13 2011-04-06 西安电子科技大学 用于容迟网络的路由决策方法
WO2015020473A1 (en) * 2013-08-08 2015-02-12 Lg Electronics Inc. Method and apparatus for supporting device to device communication service in wireless communication system
CN103596281A (zh) * 2013-10-21 2014-02-19 东北大学 一种基于信道增益的双向无线网络调度方案
CN103916969A (zh) * 2014-04-17 2014-07-09 北京邮电大学 联合授权用户感知与链路状态估计方法与装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘广怡 等: "基于贝叶斯网络的无线传感网高效数据传输方法", 《电子与信息学报》 *
孙立悦 等: "基于中断概率的协作通信中继选择与功率分配算法", 《通信学报》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108934003B (zh) 2021-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. A two-stage energy-efficient approach for joint power control and channel allocation in D2D communication
Xue et al. Optimal resource allocation in wireless ad hoc networks: A price-based approach
Yang et al. Optimal packet scheduling in a multiple access channel with energy harvesting transmitters
CN104507168B (zh) 认知Ad Hoc网络的分布式拓扑控制方法
Feng et al. D2D communications-assisted traffic offloading in integrated cellular-WiFi networks
TWI440377B (zh) 通信控制方法，通信系統，以及管理伺服器
CN110493849A (zh) 一种双连接方法及接入网设备
CN104486829A (zh) 异构无线网络中基于用户协作的上行链路能量效率优化方法
CN106465131B (zh) 用于协调不同网络之间的资源的方法和装置
CN108848045B (zh) 基于联合干扰对齐和功率优化的d2d通信干扰管理方法
Zhang et al. D2D communication relay selection algorithm based on game theory
CN110049473B (zh) 中继增强d2d通信的联合无线信道分配和功率控制方法
Zhengwen et al. Research on relay selection in device-to-device communications based on maximum capacity
CN106686679A (zh) 内容中心网络中基于能效的多跳d2d路由跳数限制方法
CN107071695B (zh) 一种终端直通协作中继网络的路由和频谱资源管理方法
CN108834003B (zh) 一种量子通信业务的电力光载通信多维资源分配优化方法
Chen et al. Load balancing for D2D-based relay communications in heterogeneous network
Zuo et al. Power allocation optimization for full-duplex d2d communications underlaying cellular networks
Wang et al. An interference management scheme for device-to-device multicast in spectrum sharing hybrid network
CN103179655B (zh) 移动自组织网络中分布式节点功率控制方法
CN107182116A (zh) 全双工蜂窝移动通信系统中基于功率分配的干扰控制方法
CN103428843A (zh) 一种兼顾近远域用户效用的功率协调方法
Wang et al. Power allocation for cognitive D2D communication assisted by two-way relaying
CN108934003A (zh) 一种d2d中继网络下基于链路状态的资源分配方法
Hong et al. Distributed joint channel and routing assignment for multimedia wireless mesh networks

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant