CN110049474A - 一种无线资源分配方法、装置及基站 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种无线资源分配方法、装置和基站，为每一蜂窝用户分配至少一个资源块；确定当前网络中各D2D设备对的优先级类别；根据每种优先级类别对应的不同的可分配资源块的确定方式，确定每一D2D设备对的可分配资源块；从每一D2D设备对对应的可分配资源块中，为D2D设备对选择至少一个资源块分配给D2D设备对，得到D2D设备的初始资源分配结果；用遗传算法进行优化计算，获得最终资源分配结果；按照最终资源分配结果，为每一蜂窝用户和每一D2D设备对分配资源块。可见，在本发明实施例中蜂窝用户和D2D设备间采用的是多对多的资源共享模式，可适用于D2D设备的数量大于蜂窝用户数量的情况。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信的资源分配技术领域，特别是涉及一种无线资源分配方法、装置及基站。
背景技术
在如图1所示的包含多个蜂窝用户CUE、一个基站和多个D2D (Device-to-Device)设备的单小区无线通信系统，也就是针对一个小区的无线通信系统中，为了实现无线通信，就需要基站对系统中的无线资源进行分配。其中，蜂窝用户指的是设备之间的通信需要经过基站，也就是发送信号的蜂窝用户需要先将信号发送至基站，再由基站转发至接收信号的蜂窝用户；D2D设备指的是，设备之间的通信不需要经过基站，而是直连通信。现有的基于遗传算法的无线资源分配方法，大多是按如下步骤进行无线资源分配的：
按随机分配的原则给每一蜂窝用户分别分配一个资源块；
为每一D2D设备随机指定一个可以复用其资源块的蜂窝用户，得到初始资源分配结果；其中，一个蜂窝用户的资源块只能被一个D2D设备复用；
将所述初始资源分配结果作为遗传算法的当前种群；
根据预设的种群中染色体的数量Np，确定获得Np个初始值；
将Np个所述初始资源分配结果作为当前种群中的染色体；
针对所述当前种群中的染色体，利用预设的适应度函数，计算各个染色体的适应度值；
按各个染色体的适应度函数值，选择预设数量个适应度值最大的2个染色体作为2个父辈染色体；
对所述2个父辈染色体进行交叉变异，获得Np个子代染色体；
利用所述Np个子代染色体组成新的种群，将所述新的种群作为当前种群；
判断是否达到预设的迭代次数；
如果是，获得最终资源分配结果；
如果否，重复上述的步骤，直到预设的迭代次数。
发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术至少存在以下问题：
现有的无线资源分配方法，蜂窝用户和D2D设备间采用的是一对一的资源共享模式，因此，现有的无线资源分配方法适用于D2D设备的数量小于或等于蜂窝用户数量的情况；不适用于D2D设备的数量大于蜂窝用户数量的情况。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种无线资源分配方法、装置及基站，以适用于D2D设备的数量大于蜂窝用户数量的情况。具体技术方案如下：
为了达到上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种无线资源分配方法，应用于无线通信系统中的基站，所述无线通信系统还包含：蜂窝用户和 D2D设备，该方法包括：
为每一蜂窝用户分配至少一个资源块，作为蜂窝用户的初始资源分配结果；其中，为所有蜂窝用户分配的资源块的总数量大于蜂窝用户的总数量；
确定当前网络中各D2D设备对的优先级类别；
根据每种优先级类别对应的不同的可分配资源块的确定方式，确定每一 D2D设备对的可分配资源块；所述一个D2D设备对包括一个D2D发射端设备和一个D2D接收端设备；所述可分配资源块为：从为各个蜂窝用户分配的资源块中确定的资源块；
从每一D2D设备对对应的可分配资源块中，为所述D2D设备对选择至少一个资源块分配给所述D2D设备对，得到D2D设备的初始资源分配结果；
将所述蜂窝用户的初始资源分配结果和所述D2D设备的初始资源分配结果作为预设的遗传算法的初始值进行优化计算；
获得最终资源分配结果；
按照所述最终资源分配结果，为每一蜂窝用户和每一D2D设备对分配资源块，其中，每一D2D设备对至少分配得到一个资源块。
可选的，所述确定当前网络中各D2D设备对的优先级类别的步骤，包括：
根据预设的D2D设备对的优先级类别表，确定当前网络中各D2D设备对的优先级类别；D2D设备对的优先级类别为：根据通信时长、时延敏感度和通信的可靠性要求，将所述D2D设备对分为的三个类别：第一类D2D设备对、第二类D2D设备对和第三类D2D设备对；其中，所述第二类D2D设备对的优先级高于所述第一类D2D设备对；所述第三类D2D设备对的通信时长大于所述第一类 D2D设备对和所述第二类D2D设备对的通信时长；所述第二类D2D设备对的时延敏感度和通信的可靠性要求高于所述第一类D2D设备对和所述第三类D2D 设备对的时延敏感度和通信的可靠性要求；
剩余资源块的数量大于或等于第三类设备对的数量；所述剩余资源块为：所述蜂窝用户拥有的资源块数量，减去所述蜂窝用户占用的资源块数量后剩余的资源块；所述剩余资源块的数量为：为所有蜂窝用户分配的资源块的总数量，减去所述蜂窝用户的总数量得到数量值；
所述根据每种优先级类别对应的不同的可分配资源块的确定方式，确定每一D2D设备对的可分配资源块步骤，包括：
对于第三类D2D设备对，将所述剩余资源块中与所述第三类D2D设备数量相同个剩余资源块，确定为所述第三类D2D设备对的可分配资源块；其中，一个所述第三类D2D设备对只能占用一个剩余资源块；一个剩余资源块只能被一个第三类D2D设备占用；
在确定所述第三类D2D设备对的可分配资源块后，按照预设的可复用数量限定条件，将所述剩余资源块中剩余的资源优先确定为所述第二类D2D设备对的可分配资源块；
对于未确定可分配资源块的第一类和/或第二类D2D设备对，则按照预设的可复用数量限定条件，将蜂窝用户占用的资源块，作为所述未确定可分配资源块的第一类D2D设备对和/或所述第二类D2D设备对的可分配资源块。
可选的，所述预设的可复用数量限定条件为：
每一蜂窝用户占用的每一资源块和在确定所述第三类D2D设备对的可分配资源块后所述剩余资源块中剩余的资源，最多被Xmax个D2D设备对复用；其中，Xmax的数值为向上取整；M、N和Q分别表示蜂窝用户的数量、D2D设备的数量和资源块的数量，M、N和Q均为大于0 的正整数。
可选的，所述将所述蜂窝用户的初始资源分配结果和所述D2D设备的初始资源分配结果作为预设的遗传算法的初始值进行优化计算的步骤，包括：
根据预设的种群中染色体的数量Np，确定获得Np个初始值；
将Np个初始值作为当前种群中的染色体；所述种群中的一个染色体对应一个资源分配结果；所述一个资源分配结果中每一蜂窝用户和每一D2D设备对应的资源分配为该资源分配结果对应的染色体中的一个基因；所述每一染色体包含M+N个基因；所述种群包含Np个染色体；
利用预设的适应度计算公式，计算所述当前种群中每一染色体的适应度值；
按预设的父辈染色体选择方式，从所述当前种群中的Np个染色体中选择2 个染色体作为2个父辈染色体；
利用所述2个父辈染色体和所述Np-2个子代染色体组成新的种群，将所述新的种群作为当前种群；
判断是否满足预设的终止条件；
如果满足预设的终止条件，则获得所述最终资源分配结果；
所述获得所述最终资源分配结果的步骤，包括：
当满足预设的终止条件时，将所述当前种群中适应度值最大的一个染色体对应的资源分配结果作为所述最终资源分配结果；
如果不满足预设的终止条件，则继续从所述利用预设的适应度计算公式，计算所述当前种群中每一染色体的适应度值的步骤开始执行，直到满足预设的终止条件。
可选的，所述利用预设的适应度计算公式，计算所述当前种群中每一染色体的适应度值的步骤，包括：
针对所述当前种群中的每一染色体，判断所述染色体对应的资源分配结果是否满足预设的资源分配限制条件：其中，SINRi,r表示第i个通信在第r个资源块中进行通信时的信噪比； SINR_CUEmin表示所述预设的信噪比门限值，M和Q分别表示蜂窝用户的数量和资源块的数量，M和N和Q均为大于0的正整数；
如果所述染色体对应的资源分配结果满足预设的资源分配限制条件，则利用预设的适应度计算公式：计算所述染色体的适应度值；其中，f(chromosome)表示适应度值；B表示带宽； i表示通信i，通信i指的是蜂窝用户或D2D设备i发起的通信；j表示通信j； SINRi,r表示第i个通信在第r个资源块中进行通信时的信噪比；pi,r表示通信i在 r资源块上的发射功率；gi,i,r表示在资源块r上，通信i到通信i的信道增益；gj,i,r表示在资源块r上，通信j到通信i的信道增益；N0表示高斯白噪声；ai,r∈{0,1} 表示资源分配关系，当ai,r＝1时，表示第i个通信使用第r个资源块；当ai,r＝0时，表示第i个通信不使用第r个资源块，其中1≤i≤M+N,1≤r≤Q；M、N和Q分别表示蜂窝用户的数量、D2D设备的数量和资源块的数量，M、N和Q均为大于 0的正整数；
如果所述染色体对应的资源分配结果不满足预设的资源分配限制条件，则令所述染色体的适应度值为0。
可选的，所述按预设的父辈染色体选择方式，从所述当前种群中的Np个染色体中选择2个染色体作为2个父辈染色体的步骤，包括：
利用预设的选择概率公式：计算所述当前种群中的Np个染色体中每一染色体被选作父辈染色体的概率；其中，px,t表示第t代第x个染色体被选作父辈染色体的概率；fx,t表示第t代第x个染色体的适应度值；fk,t表示第t 代第k个染色体的适应度值；
利用预设的概率区间公式：计算所述当前种群中的Np个染色体中每一染色体对应的概率区间；其中，qx,t表示第t代第x个染色体对应的概率区间；pk,t表示第t代第x个染色体被选作父辈染色体的概率；
在[0,1]区间内生成两个随机数r1和r2；
分别确定r1和r2落入的概率区间对应的染色体；并将所述染色体选作父辈染色体。
可选的，所述预设的交叉和变异算法，对所述2个父辈染色体进行交叉和变异，获得1个子代染色体的步骤，包括：
在[1,M+N]区间内生成一个随机数r；r为正整数；
将所述2个父辈染色体中的一个父辈染色体中的第1至第r个基因，作为一个子代染色体的第1至第r个基因；
将所述2个父辈染色体中的另一个父辈染色体中的第r+1至第M+N个基因，作为一个子代染色体的第r+1至第M+N个基因；生成一个子代染色体；
判断是否需要对生成的所述子代染色体进行变异；
如果需要对生成的所述子代染色体进行变异，则选取所述子代染色体中的预设数量个基因进行位置置换；待置换位置的基因均为蜂窝用户对应的基因；或，均为D2D设备对应的基因。
可选的，所述判断是否需要对生成的所述子代染色体进行变异的步骤，包括：
生成一个随机数r3；
判断所述r3是否大于预设的变异概率；
如果所述r3大于或等于所述预设的变异概率，则确定需要对生成的所述子代染色体进行变异；
如果所述r3小于所述预设的变异概率，则确定不需要对生成的所述子代染色体进行变异。
第二方面，本发明实施例提供了一种无线资源分配装置，该装置，包括：
第一分配模块，用于为每一蜂窝用户分配至少一个资源块，作为蜂窝用户的初始资源分配结果；其中，为所有蜂窝用户分配的资源块的总数量大于蜂窝用户的总数量；
确定模块，用于确定当前网络中各D2D设备对的优先级类别；
可分配资源块确定模块，用于根据每种优先级类别对应的不同的可分配资源块的确定方式，确定每一D2D设备对的可分配资源块；所述一个D2D设备对包括一个D2D发射端设备和一个D2D接收端设备；所述可分配资源块为：从为各个蜂窝用户分配的资源块中确定的资源块；
第二分配模块，用于从每一D2D设备对对应的可分配资源块中，为所述 D2D设备对选择至少一个资源块分配给所述D2D设备对，得到D2D设备的初始资源分配结果；
计算模块，用于将所述蜂窝用户的初始资源分配结果和所述D2D设备的初始资源分配结果作为预设的遗传算法的初始值进行优化计算；
获得模块，用于获得最终资源分配结果；
第三分配模块，用于按照所述最终资源分配结果，为每一蜂窝用户和每一 D2D设备对分配资源块，其中，每一D2D设备对至少分配得到一个资源块。
第三方面，本发明实施例提供了一种基站，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现如下步骤：
为每一蜂窝用户分配至少一个资源块，作为蜂窝用户的初始资源分配结果；其中，为所有蜂窝用户分配的资源块的总数量大于蜂窝用户的总数量；
确定当前网络中各D2D设备对的优先级类别；
根据每种优先级类别对应的不同的可分配资源块的确定方式，确定每一 D2D设备对的可分配资源块；所述一个D2D设备对包括一个D2D发射端设备和一个D2D接收端设备；所述可分配资源块为：从为各个蜂窝用户分配的资源块中确定的资源块；
从每一D2D设备对对应的可分配资源块中，为所述D2D设备对选择至少一个资源块分配给所述D2D设备对，得到D2D设备的初始资源分配结果；
将所述蜂窝用户的初始资源分配结果和所述D2D设备的初始资源分配结果作为预设的遗传算法的初始值进行优化计算；
获得最终资源分配结果；
按照所述最终资源分配结果，为每一蜂窝用户和每一D2D设备对分配资源块，其中，每一D2D设备对至少分配得到一个资源块。
本发明实施例提供的无线资源分配方法、装置及基站，可以为每一蜂窝用户分配至少一个资源块；确定当前网络中各D2D设备对的优先级类别；根据每种优先级类别对应的不同的可分配资源块的确定方式，确定每一D2D设备对的可分配资源块；从每一D2D设备对对应的可分配资源块中，为D2D设备对选择至少一个资源块分配给D2D设备对，得到D2D设备的初始资源分配结果；其中，可分配资源块为：从为各个蜂窝用户分配的资源块中确定的资源块；将蜂窝用户的初始资源分配结果和D2D设备的初始资源分配结果作为预设的遗传算法的初始值进行优化计算；获得最终资源分配结果；根据最终资源分配结果，为每一蜂窝用户和每一D2D设备对分配资源块。由于本发明实施例提供的方法中，可分配资源块是从为各个蜂窝用户分配的资源块中确定的资源块，可以根据每种优先级类别对应的不同的可分配资源块的确定方式，确定每一D2D设备对的可分配资源块；从每一D2D设备对对应的可分配资源块中，为D2D设备对选择至少一个资源块分配给D2D设备对，其中，可分配资源块为：从为各个蜂窝用户分配的资源块中确定的资源块。因此，在本发明实施例提供的方法中蜂窝用户和D2D设备间采用的是多对多的资源共享模式，而不像现有技术那样，蜂窝用户和D2D设备间采用的是一对一的资源共享模式，因此，本发明实施例提供的方法，既可以适用于D2D设备的数量小于或等于蜂窝用户数量的情况；也可以适用于D2D设备的数量大于蜂窝用户数量的情况。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种单小区无线通信系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的无线资源分配方法的一种流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一个资源分配结果的示意图；
图4为本发明实施例提供的无线资源分配方法的另一种流程示意图；
图5为本发明实施例提供的父辈染色体交叉生成子代染色体的一种示意图；
图6为本发明实施例提供的无线资源分配装置的一种结构示意图；
图7为本发明实施例提供的基站的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了实现在图1所示的单小区无线通信系统中，在D2D设备的数量大于蜂窝用户数量的情况下，无线资源分配方法也能适用，本发明实施例提供了一种无线资源分配方法，参见图2，该方法，包括：
S201：为每一蜂窝用户分配至少一个资源块，作为蜂窝用户的初始资源分配结果；其中，为所有蜂窝用户分配的资源块的总数量大于蜂窝用户的总数量；
比如：蜂窝用户的总数量有30个，为所有蜂窝用户分配的资源块的总数量有35个，为每一蜂窝用户分配至少一个资源块，作为蜂窝用户的初始资源分配结果。例如：第1-25个蜂窝用户分别分配得到1个资源块，第26-30个蜂窝用户分别分配得到2个资源块。
S202：确定当前网络中各D2D设备对的优先级类别；
在一种具体的实施例中，确定当前网络中各D2D设备对的优先级类别的步骤，可以包括：
根据预设的D2D设备对的优先级类别表，确定当前网络中各D2D设备对的优先级类别；D2D设备对的优先级类别为：根据通信时长、时延敏感度和通信的可靠性要求，将所述D2D设备对分为的三个类别：第一类D2D设备对、第二类D2D设备对和第三类D2D设备对；其中，所述第二类D2D设备对的优先级高于所述第一类D2D设备对；所述第三类D2D设备对的通信时长大于所述第一类 D2D设备对和所述第二类D2D设备对的通信时长；所述第二类D2D设备对的时延敏感度和通信的可靠性要求高于所述第一类D2D设备对和所述第三类D2D 设备对的时延敏感度和通信的可靠性要求。
例如：在一种具体的实施例中，根据通信时长、时延敏感度和通信的可靠性要求，将D2D设备分为的三个类别：
表一
如表一所示，这三个类别分别是：
第一类D2D设备：无线通信系统中数量最多的一类D2D设备，对时延不敏感、数据传输时长较短且数据传输具有周期性特征，例如可以是温湿度传感器、冰箱温度监控传感器等设备；
第二类D2D设备：优先级高于第一类D2D设备，对时延最敏感、对可靠性要求最高、突发性较高，数据传输时长短，例如可以是烟感报警器、水灾报警器等设备；
第三类D2D设备：数据传输量较大，数据传输时长最长、对时延较为敏感、对可靠性的要求较高、发生概率较大，例如可以是用于视频语音通话或视频图片文件传输等设备。
S203：根据每种优先级类别对应的不同的可分配资源块的确定方式，确定每一D2D设备对的可分配资源块；
所述一个D2D设备对包括一个D2D发射端设备和一个D2D接收端设备；所述可分配资源块为：从为各个蜂窝用户分配的资源块中确定的资源块；
在一种具体的实施例中，剩余资源块的数量大于或等于第三类设备对的数量；所述剩余资源块为：所述蜂窝用户拥有的资源块数量，减去所述蜂窝用户占用的资源块数量后剩余的资源块；所述剩余资源块的数量为：为所有蜂窝用户分配的资源块的总数量，减去所述蜂窝用户的总数量得到数量值。
具体的，根据每种优先级类别对应的不同的可分配资源块的确定方式，确定每一D2D设备对的可分配资源块步骤，可以包括：
对于第三类D2D设备对，将所述剩余资源块中与所述第三类D2D设备数量相同个剩余资源块，确定为所述第三类D2D设备对的可分配资源块；其中，一个所述第三类D2D设备对只能占用一个剩余资源块；一个剩余资源块只能被一个第三类D2D设备占用；
在确定所述第三类D2D设备对的可分配资源块后，按照预设的可复用数量限定条件，将所述剩余资源块中剩余的资源优先确定为所述第二类D2D设备对的可分配资源块；
对于未确定可分配资源块的第一类和/或第二类D2D设备对，则按照预设的可复用数量限定条件，将蜂窝用户占用的资源块，作为所述未确定可分配资源块的第一类D2D设备对和/或所述第二类D2D设备对的可分配资源块。
在一种具体的实施例中，所述预设的可复用数量限定条件可以为：
每一蜂窝用户占用的每一资源块和所述剩余资源块中剩余的资源，最多被 Xmax个D2D设备对复用；其中，Xmax的数值为向上取整；M、N和Q分别表示蜂窝用户的数量、D2D设备的数量和资源块的数量， M、N和Q均为大于0的正整数。
在实际应用中，分配给第三类D2D设备对的剩余资源块只能被一个该第三类D2D设备占用，比如：剩余资源块A被分配给第三类D2D设备对A，那么，该剩余资源块A只能被该第三类D2D设备对A占用。
在确定第三类D2D设备对的可分配资源块后，将剩余资源块中剩余的资源优先分确定为第二类D2D设备对的可分配资源块；其中，该剩余资源块中剩余的资源，按照预设的可复用数量限定条件，可以被多个D2D设备使用。比如：在确定第三类D2D设备对的可分配资源块后，还剩余1个剩余资源块，那么，该剩余资源块可以被不超过可复用数量限定条件个D2D设备使用。例如，可复用数量的限定条件为5个，那么，该剩余资源块可以被不超过5个的D2D设备使用。
S204：从每一D2D设备对对应的可分配资源块中，为所述D2D设备对选择至少一个资源块分配给所述D2D设备对，得到D2D设备的初始资源分配结果；
S205：将所述蜂窝用户的初始资源分配结果和所述D2D设备的初始资源分配结果作为预设的遗传算法的初始值进行优化计算；
在一种具体的实施例中，将蜂窝用户的初始资源分配结果和D2D设备的初始资源分配结果作为预设的遗传算法的初始值进行优化计算的步骤，可以包括：
根据预设的种群中染色体的数量，确定获得Np个所述初始值；
将Np个初始值作为当前种群中的染色体；所述种群中的一个染色体对应一个资源分配结果；所述一个资源分配结果中每一蜂窝用户和每一D2D设备对应的资源分配为该资源分配结果对应的染色体中的一个基因；所述每一染色体包含M+N个基因；所述种群包含Np个染色体；
利用预设的适应度计算公式，计算所述当前种群中每一染色体的适应度值；
按预设的父辈染色体选择方式，从所述当前种群中的Np个染色体中选择2 个染色体作为2个父辈染色体；
按预设的交叉和变异算法，对所述2个父辈染色体进行交叉和变异，获得 Np-2个子代染色体；其中，2个父辈染色体每次进行交叉和变异生成1个子代染色体；
利用所述2个父辈染色体和所述Np-2个子代染色体组成新的种群，将所述新的种群作为当前种群；
判断是否满足预设的终止条件；
如果满足预设的终止条件，则获得所述最终资源分配结果；
所述获得所述最终资源分配结果的步骤，包括：
当满足预设的终止条件时，将所述当前种群中适应度值最大的一个染色体对应的资源分配结果作为所述最终资源分配结果；
如果不满足预设的终止条件，则继续从所述利用预设的适应度计算公式，计算所述当前种群中每一染色体的适应度值的步骤开始执行，直到满足预设的终止条件。
S206：获得最终资源分配结果；
S207：按照所述最终资源分配结果，为每一蜂窝用户和每一D2D设备对分配资源块，其中，每一D2D设备对至少分配得到一个资源块。
具体的，可以是针对复用蜂窝用户资源块的D2D设备对，从该D2D设备对可复用的资源块中随机选择一个或多个资源块分配给该D2D设备对。
由图2所示实施例可见，由于本发明实施例提供的方法中，可分配资源块是从为各个蜂窝用户分配的资源块中确定的资源块，可以根据每种优先级类别对应的不同的可分配资源块的确定方式，确定每一D2D设备对的可分配资源块；从每一D2D设备对对应的可分配资源块中，为D2D设备对选择至少一个资源块分配给D2D设备对，其中，可分配资源块为：从为各个蜂窝用户分配的资源块中确定的资源块。因此，在本发明实施例提供的方法中蜂窝用户和D2D设备间采用的是多对多的资源共享模式，而不像现有技术那样，蜂窝用户和D2D设备间采用的是一对一的资源共享模式，因此，本发明实施例提供的方法，既可以适用于D2D设备的数量小于或等于蜂窝用户数量的情况；也可以适用于D2D设备的数量大于蜂窝用户数量的情况。
以下列举一个具体的实施例，对本发明实施例提供的方法做进一步详细的说明。
在本实施例中所描述的使用场景为：单小区无线通信系统中的室内无线通信场景，其中，室内可以是家庭内或商场内等。在该场景中，为所有蜂窝用户分配的资源块RB(Resource Block)的总数量为Q个，这样，该无线通信系统的资源池可以表示为：R＝{RB1,RB2,...,RBQ}，RBi表示第i个资源块RB，在该无线通信系统中为了确保各个蜂窝用户之间再进行通行时不会产生干扰，可以设定每个蜂窝用户只能使用一个RB资源块进行通信，且一个资源块RB最多只能被一个蜂窝用户使用。
将蜂窝用户和D2D设备都可以看作为一个通信，这样，该无线通信系统中所有通信的集合可以表示为：U＝{U1,U2,...,UM,UM+1,...,UM+N}，Ui表示第i个通信，其中U1～UM表示蜂窝用户间的通信，UM+1～UM+N表示D2D设备间的通信。M和 N分别表示该无线通信系统中蜂窝用户的数量和D2D设备的数量，因此，该无线通信系统中的蜂窝用户可以表示为C＝{U1,U2,...,UM}；D2D设备可表示为 D＝{UM+1,UM+2,...,UM+N}，其中，Ui(1≤i≤M)表示第i对正在通信的蜂窝用户： Ui(M+1≤i≤M+N)表示第i对正在通信的D2D设备对：包括D2D设备的发射端 D2D_T和接收端D2D_R。
在本实施例中，D2D设备的数量大于蜂窝用户的数量，即N≥M。同时，在D2D设备的数量大于蜂窝用户的数量的场景下，为了保证不让第三类D2D设备的通信，干扰其它设备的通信，因此，本实施例中可以设定所有蜂窝用户分配的资源块的总数量大于蜂窝用户的总数量，即Q>M。
参见图3，在本实施例中，可以用矩阵A＝{ai,r},ai,r∈{0,1}表示一个资源分配结果，其中，A为M+N行Q列的矩阵；当ai,r＝1时，表示第i个通信使用第r个资源块；当ai,r＝0时，表示第i个通信不使用第r个资源块，1≤i≤M+N,1≤r≤Q。
在本实施例中，无线资源的分配的限定条件可以设置为如下条件：
C1:
C2:
C3:
C4:
其中，Xmax表示每一蜂窝用户占用的每一资源块，最多被Xmax个D2D设备对复用，Xmax的数值为向上取整；条件C1为了保证每个资源至少被一个通信使用，不允许资源空闲；C2表示每个资源最多只能被一个蜂窝用户使用，避免同一资源被多个蜂窝用户使用时蜂窝用户之间产生严重的干扰；C3表示每个蜂窝用户至少拥有一个资源进行通信，保证蜂窝用户通信需求；C4为了保证资源池中的资源被合理均匀分配，避免出现一个资源被多个用户使用的情况出现。
在本实施例中无线资源的分配策略可以是：给蜂窝用户随机分配资源，所有蜂窝用户拥有的总资源个数为Q个。当蜂窝用户拥有的资源个数大于1个时，表示其有剩余资源，此时将该剩余资源优先分配给第三类D2D设备。当剩余资源用完时，其他设备将以复用蜂窝用户资源的模式进行通信。
在本实施例所设定的应用场景中，无线通信系统中的干扰主要有以下三种：
1、D2D设备发射端对基站造成的同频干扰；
2、D2D设备接收端受到来自其复用的蜂窝用户的同频干扰；
3、复用同一蜂窝用户资源的不同D2D设备间的同频干扰。
在本实施例中，使用如下的路损公式来计算蜂窝用户间通信和D2D设备间通信过程中产生的路径损耗：
PLD2D＝22.7×log10(dD2D)+27+20log10(fc)
PLC2B＝22.7×log10(dC2B)+27+20log10(fc)
PLC2D＝128.1+37.6log10(dC2D)
PLD2B＝128.1+37.6log10(dD2B)
其中，PLD2D表示D2D设备之间通信产生的路径损耗，PLC2B表示蜂窝用户和基站之间通信产生的路径损耗；dD2D表示D2D设备发射端到接收端之间的距离，dC2B表示蜂窝设备到基站之间的距离，单位是千米；fc是子载波频率，单位为兆赫兹；PLC2D表示蜂窝用户和D2D设备接收端之间的路径损耗，PLD2B表示D2D设备发射端和基站之间产生的路径损耗：dC2D表示蜂窝用户到复用其资源的D2D设备接收端之间的距离，dD2B表示D2D设备发射端到基站之间的距离，单位是千米。
因此，D2D通信设备、蜂窝用户和基站、D2D设备和蜂窝用户以及D2D设备和基站之间的信道增益分别为：
其中，gD2D表示D2D通信设备之间的信道增益；gC2B表示蜂窝用户和基站之间的信道增益；gC2D表示D2D设备和蜂窝用户之间的信道增益；gD2B表示D2D 设备和基站之间的信道增益。
基于资源分配模型和上述信道模型，任意一个通信i在资源块r上产生的信噪比SINR如下式所示：
其中，pi,r表示通信i在r资源块RB上的发射功率；gi,i,r表示在资源块r上蜂窝用户和基站或者正在通信的D2D设备之间的信道增益，N0表示高斯白噪声；表示通信i在资源块r上受到的干扰如下式所示：
其中Ij,i,r表示在资源块r上，通信j对通信i产生的干扰；gj,i,r表示在资源块 r上，通信j到通信i的信道增益。
因此，任意一个通信i在资源块r上产生的信噪比SINR如下式所示：
在本实施例所设定的应用场景中，可以将问题定位为：在保证主用户蜂窝用户正常通信的前提下，找到最优的资源分配结果A，以使无线通信系统的吞吐量最大。可以根据该通信系统的资源总数量、蜂窝用户的总数量、D2D设备的总数量、上述设定的约束条件C1-C4、上述公式信噪比以及香农公式： 表示信噪比等，将目标函数设为：
C:
其中，B表示系统带宽；SINRi,r表示第i个通信在第r个资源块中进行通信时的信噪比；px,y表示第x个通信在第y个资源块的发射功率；ga,b,r表示设备a、 b利用资源块r进行通行时，产生的信道增益；A是资源分配结果对应的矩阵。 C为目标函数的限制条件：蜂窝用户间或D2D设备间通信的信噪比应大于可以通信的最小信噪比SINR_CUEmin，以保证其正常通信。在一种具体的实施例中，可以将最小信噪比SINR_CUEmin取值为15dBm(分贝毫瓦)。
在本实施例中，可以将上述目标函数作为遗传算法中染色体的适应度计算公式：将上述目标函数的限制条件C，作为预设的资源分配限制条件：如果染色体对应的资源分配结果满足预设的资源分配限制条件，则利用上述适应度计算公式计算染色体的适应度值；如果染色体对应的资源分配结果不满足预设的资源分配限制条件，则令染色体的适应度值为0。
参见图4，本发明实施例提供的方法的另一种流程，可以包括：
S401：为每一蜂窝用户分配至少一个资源块，作为蜂窝用户的初始资源分配结果；
S402：根据为所有蜂窝用户分配的资源块的总数量和蜂窝用户的总数量，计算获得剩余资源块；
具体的，所述剩余资源块为：所述蜂窝用户拥有的资源块数量，减去所述蜂窝用户占用的资源块数量后剩余的资源块；所述剩余资源块的数量为：为所有蜂窝用户分配的资源块的总数量，减去所述蜂窝用户的总数量得到数量值。比如：某蜂窝用户拥有2个资源块，减去该蜂窝用户占用的资源块数量1个后，剩余的1个资源块即为剩余资源块。无线通信系统中为所有蜂窝用户分配的资源块的总数量为25个，蜂窝用户的总数量为20个，那么该系统中剩余资源块的数量为25-20＝5个。
在实际应用中，通常默认蜂窝用户占用的资源块数量为1个。
S403：根据预设的D2D设备对的优先级类别表，确定当前网络中各D2D设备对的优先级类别；
S404：对于第三类D2D设备对，将所述剩余资源块中与所述第三类D2D设备数量相同个剩余资源块，确定为所述第三类D2D设备对的可分配资源块；其中，一个所述第三类D2D设备对只能占用一个剩余资源块；一个剩余资源块只能被一个第三类D2D设备占用；
S405：在确定所述第三类D2D设备对的可分配资源块后，按照预设的可复用数量限定条件，将所述剩余资源块中剩余的资源优先确定为所述第二类D2D 设备对的可分配资源块；
S406：对于未确定可分配资源块的第一类和/或第二类D2D设备对，则按照预设的可复用数量限定条件，将蜂窝用户占用的资源块，作为所述未确定可分配资源块的第一类D2D设备对和/或所述第二类D2D设备对的可分配资源块；
在一种具体的实施例中，预设的可复用数量限定条件可以为：
每一蜂窝用户占用的每一资源块和在确定所述第三类D2D设备对的可分配资源块后所述剩余资源块中剩余的资源，最多被Xmax个D2D设备对复用；其中，Xmax的数值为向上取整；M、N和Q分别表示蜂窝用户的数量、D2D设备的数量和资源块的数量，M、N和Q均为大于0 的正整数。
S407：从每一D2D设备对对应的可分配资源块中，为所述D2D设备对选择至少一个资源块分配给所述D2D设备对，得到D2D设备的初始资源分配结果；
S408：将所述蜂窝用户的初始资源分配结果和所述D2D设备的初始资源分配结果作为预设的遗传算法的初始值；
S409：根据预设的种群中染色体的数量，确定获得Np个初始值；
比如：在一种具体的实施例中，种群中染色体的数量为100个，那么确定要获得100个蜂窝用户的初始资源分配结果和所述D2D设备的初始资源分配结果
S410：将Np个初始值作为当前种群中的染色体；其中，种群中的一个染色体对应一个资源分配结果；一个资源分配结果中每一蜂窝用户和每一D2D设备对应的资源分配为该资源分配结果对应的染色体中的一个基因；每一染色体包含M+N个基因；种群包含Np个染色体；
S411：针对当前种群中的每一染色体，判断所述染色体对应的资源分配结果是否满足预设的资源分配限制条件：其中，SINRi,r表示第i个通信在第r 个资源块中进行通信时的信噪比；SINR_CUEmin表示所述预设的信噪比门限值， M和Q分别表示蜂窝用户的数量和资源块的数量，M和N和Q均为大于0的正整数；如果满足，则执行步骤S412：如果不满足，则执行步骤S413；
S412：利用预设的适应度计算公式：计算所述染色体的适应度值，并执行步骤S414；其中，f(chromosome)表示适应度值；B表示带宽；i表示通信i，通信i指的是蜂窝用户或D2D设备i发起的通信；j表示通信j；SINRi,r表示第i个通信在第r个资源块中进行通信时的信噪比；pi,r表示通信i在r资源块上的发射功率；gi,i,r表示在资源块r上，通信i到通信i的信道增益；gj,i,r表示在资源块r上，通信j到通信i的信道增益；N0表示高斯白噪声；ai,r∈{0,1}表示资源分配关系，当ai,r＝1时，表示第i个通信使用第r个资源块；当ai,r＝0时，表示第i个通信不使用第r个资源块，其中1≤i≤M+N,1≤r≤Q；M、N和Q分别表示蜂窝用户的数量、D2D设备的数量和资源块的数量，M、N和Q均为大于0 的正整数；
S413：令所述染色体的适应度值为0；
S414：按预设的父辈染色体选择方式，从所述当前种群中的Np个染色体中选择2个染色体作为2个父辈染色体；
在一种具体的实施例中，可以按照如下方式选择父辈染色体：
利用预设的选择概率公式：计算所述当前种群中的Np个染色体中每一染色体被选作父辈染色体的概率；其中，px,t表示第t代第x个染色体被选作父辈染色体的概率；fx,t表示第t代第x个染色体的适应度值；fk,t表示第t代第k个染色体的适应度值；
利用预设的概率区间公式：计算所述当前种群中的Np个染色体中每一染色体对应的概率区间；其中，qx,t表示第t代第x个染色体对应的概率区间；
在[0,1]区间内生成两个随机数r1和r2；
分别确定r1和r2落入的概率区间对应的染色体；并将所述染色体选作父辈染色体。
S415：按预设的交叉和变异算法，对所述2个父辈染色体进行交叉和变异，获得Np-2个子代染色体；其中，2个父辈染色体每次进行交叉和变异生成1个子代染色体；
在一种具体的实施例中，可以按照如下方式对染色体进行交叉和变异：
在[1,M+N]区间内生成一个随机数r；r为正整数；
将所述2个父辈染色体中的一个父辈染色体中的第1至第r个基因，作为一个子代染色体的第1至第r个基因；
将所述2个父辈染色体中的另一个父辈染色体中的第r+1至第M+N个基因，作为一个子代染色体的第r+1至第M+N个基因；生成一个子代染色体；
判断是否需要对生成的所述子代染色体进行变异；
如果需要对生成的所述子代染色体进行变异，则选取所述子代染色体中的预设数量个基因进行位置置换；待置换位置的基因均为蜂窝用户对应的基因；或，均为D2D设备对应的基因。
在一种具体的实施例中，可以按照如下方式判断是否需要对生成的所述子代染色体进行变异：
生成一个随机数r3；
判断所述r3是否大于预设的变异概率；
如果所述r3大于或等于所述预设的变异概率，则确定需要对生成的所述子代染色体进行变异；
如果所述r3小于所述预设的变异概率，则确定不需要对生成的所述子代染色体进行变异。
比如：在实际应用中可以将变异概率设为0.001，当生成的随机数r3大于或等于0.001，那么，则确定需要对生成的所述子代染色体进行变异；
当生成的随机数r3小于0.001，那么，则确定不需要对生成的所述子代染色体进行变异。
参见图5，在[1,M+N]区间内生成的随机数r＝M+1；这样，对父辈1(parent1) 和父辈2(parent2)的染色体进行交叉的过程可以为：
将父辈parent1的染色体中的第1至第M+1个基因，作为子代1(offspring1) 的染色体的第1至第M+1个基因；
将父辈parent2的染色体中的第M+2至第M+N个基因，作为子代1(offspring1) 染色体的第M+2至第M+N个基因；生成子代1(offspring1)的染色体。
S416：利用所述2个父辈染色体和所述Np-2个子代染色体组成新的种群，将所述新的种群作为当前种群；
按本实施例提供的父辈染色体选择方式，通常选出的父辈染色体都是当前种群中的优良染色体，而在该实施例中，生成新的种群的方式为：从当前种群中选择2个染色体作为2个父辈染色体，对这2个父辈染色体进行交叉和变异，获得Np-2个子代染色体；将这2个父辈染色体作为精英个体和上述Np-2个子代染色体组成新的种群。由于，在该实施例中是将从上一代选择出的父辈染色体作为精英个体加入到新的种群中，因此，可以使得当前种群的优良染色体在新种群中得到保留，也能有效地避免种群的退化。
S417：判断是否满足预设的终止条件；如果满足，则执行步骤S418，否则，执行步骤S411；
在一种具体的实施例中，终止条件可以是：完成预设数量次迭代，比如完成120次迭代。
S418：将当前种群中适应度值最大的一个染色体对应的资源分配结果作为所述最终资源分配结果；
S419：按照所述最终资源分配结果，为每一蜂窝用户和每一D2D设备对分配资源块，其中，每一D2D设备对至少分配得到一个资源块。
在一种具体的实施例中，在为每一蜂窝用户分配一个资源块，作为蜂窝用户的初始资源分配结果后，系统中剩余资源块的数量多于该系统中第三类D2D 设备的总数量；那么，在从剩余资源块中，为每一第三类D2D设备对分配一个资源块后，将剩余的剩余资源块，优先分配给第二类D2D设备；对于系统中未获得资源块的第一类和/或第二类D2D设备，则可以让其复用蜂窝用户占用的资源块。比如：系统中资源块的数量、蜂窝用户的数量、第三类D2D设备、第二类D2D设备和第一类D2D设备的数量分别为：24、20、3、5、10个，在为每一蜂窝用户分配一个资源块，作为蜂窝用户的初始资源分配结果后，系统中的剩余资源块有24-20＝4个，在为分别为第三类D2D设备分配一个资源块后系统中的剩余资源块还剩余4-3＝1个，由于第二类D2D设备的优先级高于第一类设备的优先级，因此，按照预设的可复用数量限定条件，优先将剩余的这一个资源块分配给第二类D2D设备，例如，按照预设的可复用数量限定条件，优先将剩余的这一个资源块分配给2个第二类D2D设备，那么，对于未获得资源块的10 个第一类和3个第二类D2D设备，则可以让其复用蜂窝用户占用的资源块。
在另一种具体的实施例中，如果无线通信系统中的资源块的总数较多：在为每一蜂窝用户分配一个资源块，作为蜂窝用户的初始资源分配结果后，系统中剩余资源块的数量多于该系统中所有D2D设备的总数量，那么，可以为系统中所有的D2D设备分别分配一个资源块，作为D2D设备的初始资源分配结果；并将上述初始资源分配结果作为最终分配结果。
由图4所示的实施例可见，由于本发明实施例提供的方法中，可分配资源块是从为各个蜂窝用户分配的资源块中确定的资源块，可以根据每种优先级类别对应的不同的可分配资源块的确定方式，确定每一D2D设备对的可分配资源块；从每一D2D设备对对应的可分配资源块中，为D2D设备对选择至少一个资源块分配给D2D设备对，其中，可分配资源块为：从为各个蜂窝用户分配的资源块中确定的资源块。因此，在本发明实施例提供的方法中蜂窝用户和D2D设备间采用的是多对多的资源共享模式，而不像现有技术那样，蜂窝用户和D2D 设备间采用的是一对一的资源共享模式，因此，本发明实施例提供的方法，既可以适用于D2D设备的数量小于或等于蜂窝用户数量的情况；也可以适用于 D2D设备的数量大于蜂窝用户数量的情况。
与图2所示实施例对应的，本发明实施例还提供了一种无线资源分配装置，参见图6，该装置，包括：
第一分配模块601，用于为每一蜂窝用户分配至少一个资源块，作为蜂窝用户的初始资源分配结果；其中，为所有蜂窝用户分配的资源块的总数量大于蜂窝用户的总数量；
确定模块602，用于确定当前网络中各D2D设备对的优先级类别；
可分配资源块确定模块603，用于根据每种优先级类别对应的不同的可分配资源块的确定方式，确定每一D2D设备对的可分配资源块；所述一个D2D设备对包括一个D2D发射端设备和一个D2D接收端设备；所述可分配资源块为：从为各个蜂窝用户分配的资源块中确定的资源块；
第二分配模块604，用于从每一D2D设备对对应的可分配资源块中，为所述D2D设备对选择至少一个资源块分配给所述D2D设备对，得到D2D设备的初始资源分配结果；
计算模块605，用于将所述蜂窝用户的初始资源分配结果和所述D2D设备的初始资源分配结果作为预设的遗传算法的初始值进行优化计算；
获得模块606，用于获得最终资源分配结果；
第三分配模块607，用于按照所述最终资源分配结果，为每一蜂窝用户和每一D2D设备对分配资源块，其中，每一D2D设备对至少分配得到一个资源块。
由图6所示的实施例可见，由于本发明实施例提供的装置中，可分配资源块是从为各个蜂窝用户分配的资源块中确定的资源块，可以根据每种优先级类别对应的不同的可分配资源块的确定方式，确定每一D2D设备对的可分配资源块；从每一D2D设备对对应的可分配资源块中，为D2D设备对选择一个资源块分配给D2D设备对，其中，可分配资源块为：从为各个蜂窝用户分配的资源块中确定的资源块。因此，在本发明实施例提供的装置中蜂窝用户和D2D设备间采用的是多对多的资源共享模式，而不像现有技术那样，蜂窝用户和D2D设备间采用的是一对一的资源共享模式，因此，本发明实施例提供的装置，既可以适用于D2D设备的数量小于或等于蜂窝用户数量的情况；也可以适用于D2D设备的数量大于蜂窝用户数量的情况。
与图2所示实施例对应的，本发明实施例还提供了一种基站，如图7所示，包括处理器701、通信接口702、存储器703和通信总线704，其中，处理器701，通信接口702，存储器703通过通信总线704完成相互间的通信，
存储器703，用于存放计算机程序；
处理器701，用于执行存储器703上所存放的程序时，实现如下步骤：
为每一蜂窝用户分配至少一个资源块，作为蜂窝用户的初始资源分配结果；其中，为所有蜂窝用户分配的资源块的总数量大于蜂窝用户的总数量；
确定当前网络中各D2D设备对的优先级类别；
根据每种优先级类别对应的不同的可分配资源块的确定方式，确定每一 D2D设备对的可分配资源块；所述一个D2D设备对包括一个D2D发射端设备和一个D2D接收端设备；所述可分配资源块为：从为各个蜂窝用户分配的资源块中确定的资源块；
从每一D2D设备对对应的可分配资源块中，为所述D2D设备对选择至少一个资源块分配给所述D2D设备对，得到D2D设备的初始资源分配结果；
将所述蜂窝用户的初始资源分配结果和所述D2D设备的初始资源分配结果作为预设的遗传算法的初始值进行优化计算；
获得最终资源分配结果；
按照所述最终资源分配结果，为每一蜂窝用户和每一D2D设备对分配资源块，其中，每一D2D设备对至少分配得到一个资源块。
由图7所示的实施例可见，由于本发明实施例提供的基站中，可分配资源块是从为各个蜂窝用户分配的资源块中确定的资源块，可以根据每种优先级类别对应的不同的可分配资源块的确定方式，确定每一D2D设备对的可分配资源块；从每一D2D设备对对应的可分配资源块中，为D2D设备对选择至少一个资源块分配给D2D设备对，其中，可分配资源块为：从为各个蜂窝用户分配的资源块中确定的资源块。因此，在本发明实施例提供的基站中蜂窝用户和D2D设备间采用的是多对多的资源共享模式，而不像现有技术那样，蜂窝用户和D2D 设备间采用的是一对一的资源共享模式，因此，本发明实施例提供的基站，既可以适用于D2D设备的数量小于或等于蜂窝用户数量的情况；也可以适用于 D2D设备的数量大于蜂窝用户数量的情况。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器 (DigitalSignal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一无线资源分配方法的步骤。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一无线资源分配方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种无线资源分配方法，其特征在于，应用于无线通信系统中的基站，所述无线通信系统还包含：蜂窝用户和D2D设备，所述方法，包括：
为每一蜂窝用户分配至少一个资源块，作为蜂窝用户的初始资源分配结果；其中，为所有蜂窝用户分配的资源块的总数量大于蜂窝用户的总数量；
确定当前网络中各D2D设备对的优先级类别；
根据每种优先级类别对应的不同的可分配资源块的确定方式，确定每一D2D设备对的可分配资源块；所述一个D2D设备对包括一个D2D发射端设备和一个D2D接收端设备；所述可分配资源块为：从为各个蜂窝用户分配的资源块中确定的资源块；
从每一D2D设备对对应的可分配资源块中，为所述D2D设备对选择至少一个资源块分配给所述D2D设备对，得到D2D设备的初始资源分配结果；
将所述蜂窝用户的初始资源分配结果和所述D2D设备的初始资源分配结果作为预设的遗传算法的初始值进行优化计算；
获得最终资源分配结果；
按照所述最终资源分配结果，为每一蜂窝用户和每一D2D设备对分配资源块，其中，每一D2D设备对至少分配得到一个资源块。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述确定当前网络中各D2D设备对的优先级类别的步骤，包括：
根据预设的D2D设备对的优先级类别表，确定当前网络中各D2D设备对的优先级类别；D2D设备对的优先级类别为：根据通信时长、时延敏感度和通信的可靠性要求，将所述D2D设备对分为的三个类别：第一类D2D设备对、第二类D2D设备对和第三类D2D设备对；其中，所述第二类D2D设备对的优先级高于所述第一类D2D设备对；所述第三类D2D设备对的通信时长大于所述第一类D2D设备对和所述第二类D2D设备对的通信时长；所述第二类D2D设备对的时延敏感度和通信的可靠性要求高于所述第一类D2D设备对和所述第三类D2D设备对的时延敏感度和通信的可靠性要求；
剩余资源块的数量大于或等于第三类设备对的数量；所述剩余资源块为：所述蜂窝用户拥有的资源块数量，减去所述蜂窝用户占用的资源块数量后剩余的资源块；所述剩余资源块的数量为：为所有蜂窝用户分配的资源块的总数量，减去所述蜂窝用户的总数量得到数量值；
所述根据每种优先级类别对应的不同的可分配资源块的确定方式，确定每一D2D设备对的可分配资源块步骤，包括：
对于第三类D2D设备对，将所述剩余资源块中与所述第三类D2D设备数量相同个剩余资源块，确定为所述第三类D2D设备对的可分配资源块；其中，一个所述第三类D2D设备对只能占用一个剩余资源块；一个剩余资源块也只能被一个第三类D2D设备占用；
在确定所述第三类D2D设备对的可分配资源块后，按照预设的可复用数量限定条件，将所述剩余资源块中剩余的资源优先确定为所述第二类D2D设备对的可分配资源块；
对于未确定可分配资源块的第一类和/或第二类D2D设备对，则按照预设的可复用数量限定条件，将蜂窝用户占用的资源块，作为所述未确定可分配资源块的第一类D2D设备对和/或所述第二类D2D设备对的可分配资源块。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设的可复用数量限定条件为：
每一蜂窝用户占用的每一资源块和在确定所述第三类D2D设备对的可分配资源块后所述剩余资源块中剩余的资源，最多被Xmax个D2D设备对复用；其中，Xmax的数值为向上取整；M、N和Q分别表示蜂窝用户的数量、D2D设备的数量和资源块的数量，M、N和Q均为大于0的正整数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述将所述蜂窝用户的初始资源分配结果和所述D2D设备的初始资源分配结果作为预设的遗传算法的初始值进行优化计算的步骤，包括：
根据预设的种群中染色体的数量Np，确定获得Np个初始值；
将Np个初始值作为当前种群中的染色体；所述种群中的一个染色体对应一个资源分配结果；所述一个资源分配结果中每一蜂窝用户和每一D2D设备对应的资源分配为该资源分配结果对应的染色体中的一个基因；所述每一染色体包含M+N个基因；所述种群包含Np个染色体；
利用预设的适应度计算公式，计算所述当前种群中每一染色体的适应度值；
按预设的父辈染色体选择方式，从所述当前种群中的Np个染色体中选择2个染色体作为2个父辈染色体；
按预设的交叉和变异算法，对所述2个父辈染色体进行交叉和变异，获得Np-2个子代染色体；其中，2个父辈染色体每次进行交叉和变异生成1个子代染色体；
利用所述2个父辈染色体和所述Np-2个子代染色体组成新的种群，将所述新的种群作为当前种群；
判断是否满足预设的终止条件；
如果满足预设的终止条件，则获得所述最终资源分配结果；
所述获得所述最终资源分配结果的步骤，包括：
当满足预设的终止条件时，将所述当前种群中适应度值最大的一个染色体对应的资源分配结果作为所述最终资源分配结果；
如果不满足预设的终止条件，则继续从所述利用预设的适应度计算公式，计算所述当前种群中每一染色体的适应度值的步骤开始执行，直到满足预设的终止条件。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用预设的适应度计算公式，计算所述当前种群中每一染色体的适应度值的步骤，包括：
针对所述当前种群中的每一染色体，判断所述染色体对应的资源分配结果是否满足预设的资源分配限制条件：SINRi,r≥SINR_CUEmin,i∈{1,2,...,M},其中，SINRi,r表示第i个通信在第r个资源块中进行通信时的信噪比；SINR_CUEmin表示所述预设的信噪比门限值，M和Q分别表示蜂窝用户的数量和资源块的数量，M和N和Q均为大于0的正整数；
如果所述染色体对应的资源分配结果满足预设的资源分配限制条件，则利用预设的适应度计算公式：计算所述染色体的适应度值；其中，f(chromosome)表示适应度值；B表示带宽；i表示通信i，通信i指的是蜂窝用户或D2D设备i发起的通信；j表示通信j；SINRi,r表示第i个通信在第r个资源块中进行通信时的信噪比；pi,r表示通信i在r资源块上的发射功率；gi,i,r表示在资源块r上，通信i到通信i的信道增益；gj,i,r表示在资源块r上，通信j到通信i的信道增益；N0表示高斯白噪声；ai,r∈{0,1}表示资源分配关系，当ai,r＝1时，表示第i个通信使用第r个资源块；当ai,r＝0时，表示第i个通信不使用第r个资源块，其中1≤i≤M+N,1≤r≤Q；M、N和Q分别表示蜂窝用户的数量、D2D设备的数量和资源块的数量，M、N和Q均为大于0的正整数；
如果所述染色体对应的资源分配结果不满足预设的资源分配限制条件，则令所述染色体的适应度值为0。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述按预设的父辈染色体选择方式，从所述当前种群中的Np个染色体中选择2个染色体作为2个父辈染色体的步骤，包括：
利用预设的选择概率公式：计算所述当前种群中的Np个染色体中每一染色体被选作父辈染色体的概率；其中，px,t表示第t代第x个染色体被选作父辈染色体的概率；fx,t表示第t代第x个染色体的适应度值；fk,t表示第t代第k个染色体的适应度值；
利用预设的概率区间公式：计算所述当前种群中的Np个染色体中每一染色体对应的概率区间；其中，qx,t表示第t代第x个染色体对应的概率区间；pk,t表示第t代第x个染色体被选作父辈染色体的概率；
在[0,1]区间内生成两个随机数r1和r2；
分别确定r1和r2落入的概率区间对应的染色体；并将所述染色体选作父辈染色体。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设的交叉和变异算法，对所述2个父辈染色体进行交叉和变异，获得1个子代染色体的步骤，包括：
在[1,M+N]区间内生成一个随机数r；r为正整数；
将所述2个父辈染色体中的一个父辈染色体中的第1至第r个基因，作为一个子代染色体的第1至第r个基因；
将所述2个父辈染色体中的另一个父辈染色体中的第r+1至第M+N个基因，作为一个子代染色体的第r+1至第M+N个基因；生成一个子代染色体；
判断是否需要对生成的所述子代染色体进行变异；
如果需要对生成的所述子代染色体进行变异，则选取所述子代染色体中的预设数量个基因进行位置置换；待置换位置的基因均为蜂窝用户对应的基因；或，均为D2D设备对应的基因。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述判断是否需要对生成的所述子代染色体进行变异的步骤，包括：
生成一个随机数r3；
判断所述r3是否大于预设的变异概率；
如果所述r3大于或等于所述预设的变异概率，则确定需要对生成的所述子代染色体进行变异；
如果所述r3小于所述预设的变异概率，则确定不需要对生成的所述子代染色体进行变异。
9.一种无线资源分配装置，其特征在于，所述装置，包括：
第一分配模块，用于为每一蜂窝用户分配至少一个资源块，作为蜂窝用户的初始资源分配结果；其中，为所有蜂窝用户分配的资源块的总数量大于蜂窝用户的总数量；
确定模块，用于确定当前网络中各D2D设备对的优先级类别；
可分配资源块确定模块，用于根据每种优先级类别对应的不同的可分配资源块的确定方式，确定每一D2D设备对的可分配资源块；所述一个D2D设备对包括一个D2D发射端设备和一个D2D接收端设备；所述可分配资源块为：从为各个蜂窝用户分配的资源块中确定的资源块；
第二分配模块，用于从每一D2D设备对对应的可分配资源块中，为所述D2D设备对选择至少一个资源块分配给所述D2D设备对，得到D2D设备的初始资源分配结果；
计算模块，用于将所述蜂窝用户的初始资源分配结果和所述D2D设备的初始资源分配结果作为预设的遗传算法的初始值进行优化计算；
获得模块，用于获得最终资源分配结果；
第三分配模块，用于按照所述最终资源分配结果，为每一蜂窝用户和每一D2D设备对分配资源块，其中，每一D2D设备对至少分配得到一个资源块。
10.一种基站，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-8任一所述的方法步骤。
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