CN110475230B - 蜂窝网络中d2d用户的资源分配方法、存储介质和终端 - Google Patents

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Abstract

一种蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法、存储介质和终端，所述方法包括：计算D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵；基于计算得到的D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵和用户设备通信约束条件，确定所述D2D用户设备在上行链路上所采用的通信模式。上述的方案，可以为D2D用户设备选择合适的上行链路的通信模式，以降低D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰，提高通信质量。

Description

蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法、存储介质和终端
技术领域
本发明属于通信技术领域，特别是涉及一种蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法、存储介质和终端。
背景技术
随着移动通信的不断发展，无线频谱资源日趋紧张，因此，更高频谱和能量效率的全新通信方式的研究迫在眉睫。
D2D技术允许非蜂窝系统的控制下使用蜂窝系统的授权判断进行点到点的通信，有效的提高系统频谱利用率，同时还具有降低终端的发射功率，因此D2D成为新一代无线通信领域研究的热点。
在蜂窝网络下的D2D通信中，不合理的模式选择和信道分配方案会引入干扰，严重时不仅不能体现D2D通信技术的优势，而且还将导致蜂窝用户传输速率下降。
发明内容
本发明解决的技术问题是如何为D2D用户设备选择上行链路的通信模式，以降低D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰，提高通信质量。
为了达到上述目的，本发明提供一种蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法，所述方法包括：
计算D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵；
基于计算得到的D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵和用户设备通信约束条件，确定所述D2D用户设备在上行链路上所采用的通信模式。
可选地，所述D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵，包括D2D用户设备对蜂窝用户设备的干扰距离矩阵和蜂窝用户设备对D2D用户设备的干扰距离矩阵。
可选地，所述基于计算得到的D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵和用户设备通信约束条件，确定所述D2D用户设备在上行链路上所采用的传输模式，包括：
基于计算得到的D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵和信噪比干扰门限，计算各个所述D2D用户设备在上行链路上采用复用通信模式时各自满足的功率约束条件；
当确定所述D2D用户设备的发送功率满足所述功率约束条件时，则为所述D2D用户设备在上行链路上分配复用通信模式；
当确定所述D2D用户设备的发送功率满足所述功率约束条件时，则为所述D2D用户设备在上行链路上分配专用通信模式。
可选地，采用复用通信模式的D2D用户设备各自满足的功率约束条件为：
Figure BDA0002106300490000021
其中，PD(m)表示第m个D2D用户设备的发送功率，
Figure BDA0002106300490000022
表示第m个D2D用户设备最小发送功率矩阵中的发送功率行向量，即最小发送功率矩阵中第m行所有元素，PDmin表示D2D用户设备允许最小发送功率，
Figure BDA0002106300490000023
表示第m个D2D用户设备最大发送功率矩阵中的功率值，即最大发送功率矩阵中的第m个元素，PDmax表示D2D用户设备允许最大发送功率。
可选地，所述方法还包括：
基于复用模式下D2D用户设备各自满足的功率约束条件，为各个D2D用户设备分配对应的发送功率。
可选地，所述基于复用模式下D2D用户设备各自满足的功率约束条件，为各个D2D用户设备分配对应的发送功率，包括：
基于复用模式下D2D用户设备各自满足的功率约束条件，生成包括多个和声向量的和声记忆库；
对所述和声记忆库中的和声向量进行全局自适应和声搜索优化，得到使得系统吞吐量最大的最好和声向量；
采用所确定的最好和声向量对各个采用复用模式的所述D2D用户设备进行功率分配。
可选地，所述对所述和声记忆库中的和声向量进行全局自适应和声搜索优化，确定使得系统吞吐量最大的最佳和声向量，包括：
采用全局自适应和声搜索算法执行一次和声搜索优化，得到当前次迭代返回的最好和声向量；
将当前次迭代返回的最好和声向量中各个位序的和声对应的最大传输速度分别与上一次迭代返回的最好和声向量中相应位序的和声对应的最大传输速度进行比较；
当确定所述当前次迭代返回的最好和声向量中相应位序的和声对应的最大传输速度大于上一次迭代返回的最好和声向量中对应位序的和声对应的最大传输速度时，采用当前次迭代返回的最好和声向量中相应位序的和声代替所述上一次迭代返回的最好和声向量中对应位序的和声，得到当前次迭代返回的最终的最好和声向量；
执行下一次迭代，直至迭代次数达到预设的次数阈值，得到使得系统吞吐量最大的最好和声向量。
可选地，所述最大传输速度采用如下的公式计算得到：
Figure BDA0002106300490000031
其中，maxR表示所述最大传输速度，μm,n表示同频选择因子，即复用模式值为1，专用模式值为0，PD(m)表示第m个D2D用户设备复用蜂窝用户设备上行链路时的发送功率，dD(m)表示第m个D2D用户接收端与发送端的距离，k表示路损衰减因子，α表示路损衰减指数，ID(m)表示第m个D2D用户接收端受到的同频干扰，N0表示系统中存在的高斯白噪声，PC(n)表示第n个蜂窝用户设备的发送功率，dD(n)表示第n个蜂窝用户到基站的距离，IC(n)表示第n个蜂窝用户接收端受到的同频干扰。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行上述任一项所述的蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种终端，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上储存有能够在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行上述任一项所述的蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
上述的方案，通过计算D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵，并基于计算得到的D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵和用户设备通信约束条件，确定所述D2D用户设备在上行链路上所采用的通信模式，可以降低D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰，提高通信质量。
进一步地，基于复用模式下D2D用户设备各自满足的功率约束条件，为各个D2D用户设备分配对应的发送功率，由于各个D2D用户设备各自满足的功率约束条件不同，与所有的D2D用户设备采用统一的功率约束条件相比，可以在进行功率分配时，提高功率分配的速度。
进一步地，采用全局自适应和声搜索算法执行一次和声搜索优化，得到当前次迭代返回的最好和声向量；将当前次迭代返回的最好和声向量中各个位序的和声对应的最大传输速度分别与上一次迭代返回的最好和声向量中相应位序的和声对应的最大传输速度进行比较；当确定所述当前次迭代返回的最好和声向量中相应位序的和声对应的最大传输速度大于上一次迭代返回的最好和声向量中对应位序的和声对应的最大传输速度时，采用当前次迭代返回的最好和声向量中相应位序的和声代替所述上一次迭代返回的最好和声向量中对应位序的和声，得到当前次迭代返回的最终的最好和声向量；执行下一次迭代，直至迭代次数达到预设的次数阈值，得到使得系统吞吐量最大的最好和声向量，找到全局最优的功率分配分布，从而在保证用户通信质量的同时实现系统总吞吐量最大。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中的一种蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中的包含中心基站在内的独立混合蜂窝小区系统的示意图；
图3是本发明实施例中的另一种蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法的流程示意图；
图4示出了一种蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法对应的包含系统D2D用户总吞吐量、系统D2D用户接入率和系统D2D用户设备总干扰的仿真图；
图5示出了本发明实施例中的方法与现有的模拟退火算法和基本的和声搜索算法的蜂窝用户总吞吐量和系统D2D用户总吞吐量的示意图；
图6示出了本发明实施例中的一种蜂窝网络中D2D用户的资源分配装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。本发明实施例中有关方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
如背景技术所述，在现有的蜂窝网络下的D2D通信中，不合理的模式选择和信道分配方案会引入干扰，严重时不仅不能体现D2D通信技术的优势，而且还将导致蜂窝用户传输速率下降。
本发明的技术方案通过计算D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵，并基于计算得到的D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵和用户设备通信约束条件，确定所述D2D用户设备在上行链路上所采用的通信模式，可以降低D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰，提高通信质量。
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是本发明实施例中的一种蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法的流程示意图。参见图1，一种蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法，具体可以包括如下的步骤：
步骤S101：计算D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵；
步骤S102：基于计算得到的D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵和用户设备通信约束条件，确定所述D2D用户设备在上行链路上所采用的通信模式。
上述的方案，通过计算D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵，并基于计算得到的D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵和用户设备通信约束条件，确定所述D2D用户设备在上行链路上所采用的通信模式，可以降低D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰，提高通信质量。
下面将结合图2至图5对本发明实施例中的蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法做进一步详细的说明。
首先，为了便于理解，首先对本发明实施例中的独立混合蜂窝小区系统进行介绍。参见图2，本发明实施例中的系统为包含中心基站在内的独立混合蜂窝小区系统。其中，每个独立混合蜂窝小区中存在两种用户，即蜂窝用户设备Cue和包括D2D发送端DueT和D2D接收端DueR的D2D通信对Due，并且蜂窝用户设备Cue和D2D通信对Due均匀分布在该小区内。D2D通信对Due存在复用模式和专用模式两种工作模式；若选择复用模式，则D2D通信对Due将与选择出来的蜂窝用户设备Cue共享蜂窝系统的上行链路资源；若选择专用模式，则D2D通信对Due会使用空闲的蜂窝系统链路资源。关于D2D通信对Due如何选择通信模式请具体参见图2。
图3是本发明实施例中的另一种蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法的流程示意图。参见图3，一种蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法，具体可以包括如下的步骤：
步骤S301：计算D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵。
在具体实施中，为了保证系统中蜂窝用户设备Cue的通信质量，将其干扰门限设置为Imax，并且为了能够保证D2D通信对Due的通信质量，D2D发送端DueT最大发送功率用PDmax，最小发送功率用PDmin表示，D2D通信对Due的信号干扰噪声比的最小值设置为
Figure BDA0002106300490000071
则D2D发射端到小区中心基站BS的干扰距离矩阵可以表示为：
D(C)＝(d1 d2 ... dM)T  (1)
其中，表示dm第m个D2D发送端到基站的距离，即第m个D2D用户复用蜂窝用户上行链路时对蜂窝用户干扰距离，M表示D2D发送端的总数量。
当D2D用户复用蜂窝用户的信道时，在上行链路中，D2D接收端与蜂窝用户距离矩阵为:
Figure BDA0002106300490000072
其中，dm,n表示第m个D2D接收端DueR(m)到第n个蜂窝用户Cue(n)的距离，即D2D复用模式下蜂窝用户对D2D接收端的干扰距离。
可选地，所述D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵，包括D2D用户设备对蜂窝用户设备的干扰距离矩阵和蜂窝用户设备对D2D用户设备的干扰距离矩阵。
步骤S302：基于计算得到的D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵和信噪比干扰门限，计算各个所述D2D用户设备在上行链路上采用复用通信模式时各自满足的功率约束条件。
复用模式下，为了保证该Due的正常通信，Due接收端DueR(m)的信号干扰噪声比一般需要满足如下条件：
Figure BDA0002106300490000081
其中，SINRD(m)表示第m个Due复用Cue上行链路时的信号干扰噪声比，表示PD(m)表示第m个Due复用Cue上行链路时的发送功率，k是路损衰减因子，α是路损衰减指数，N0是系统中存在的高斯白噪声，
Figure BDA0002106300490000082
表示Cue的发送功率，
Figure BDA0002106300490000083
表示第m个Due复用Cue上行链路时的信号干扰噪声比最小值，即信号干扰噪声比门限。
第m个Due复用第n个Cue资源对基站产生的干扰必须满足下面的关系式：
Figure BDA0002106300490000084
综合上述可得，在复用模式时各个D2D发送端DueT在上行链路上采用复用通信模式时各自满足的功率约束条件：
Figure BDA0002106300490000085
其中，PD(m)表示第m个D2D用户设备的发送功率，
Figure BDA0002106300490000086
表示第m个D2D用户设备最小发送功率矩阵中的发送功率行向量，即最小发送功率矩阵中第m行所有元素，PDmin表示D2D用户设备允许最小发送功率，
Figure BDA0002106300490000087
表示第m个D2D用户设备最大发送功率矩阵中的功率值，即最大发送功率矩阵中的第m个元素，PDmax表示D2D用户设备允许最大发送功率。
这里需要指出的是，所述D2D用户设备的发送功率满足自身的功率约束条件，即为每个D2D发送端DueT的发送功率分别设置的一个对应的功率允许范围，不同于现有的所有D2D用户设备均满足的功率允许范围。由此可知，每个D2D用户设备的发送功率所满足的功率允许范围小于所有D2D用户设备均满足的功率允许范围。
步骤S303：判断所述D2D用户设备的发送功率满足自身的功率约束条件；当判断结果为否时，可以执行步骤S204；反之，则可以执行步骤S205。
步骤S304：为所述D2D用户设备在上行链路上分配专用通信模式。
具体实施中，当确定所述D2D用户设备的发送功率满足所述功率约束条件时，则为所述D2D用户设备在上行链路上分配专用通信模式，并将D2D发送端发送功率为PD max。
步骤S305：为所述D2D用户设备在上行链路上分配复用通信模式。
当确定所述D2D用户设备的发送功率满足所述功率约束条件时，则为所述D2D用户设备在上行链路上分配复用通信模式。
在具体实施中，所述蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法还可以进一步包括：
步骤S306：基于复用模式下D2D用户设备各自满足的功率约束条件，为各个D2D用户设备分配对应的发送功率。
在本发明一实施例中，基于复用模式下D2D用户设备各自满足的功率约束条件，为各个D2D用户设备分配对应的发送功率，采用全局自适应和声搜索算法，分配出最优的一组发送功率，从而实现系统总吞吐量最大。具体而言，在分配所述最优的一组发送功率时，可以首先基于复用模式下D2D用户设备各自满足的功率约束条件，生成包括多个和声向量的和声记忆库，并对所述和声记忆库中的和声向量进行全局自适应和声搜索优化，得到使得系统吞吐量最大的最好和声向量，再采用所确定的最好和声向量对各个采用复用模式的所述D2D用户设备进行功率分配。
首先，基于复用模式下D2D用户设备各自满足的功率约束条件，生成包括多个和声向量的和声记忆库。其中，和声记忆库中由HMS个和声向量组成，和声向量表示为Xi＝{xi(1),xi(2),…,xi(M)}，且xi(m)应满足：
Figure BDA0002106300490000091
其中，xi(m)表示和声向量Xi中的第i个和声，rand(1)表示，xL(m)表示和声向量Xi中的最小和声，xH(m)表示表示和声向量Xi中的最大和声。
那么，包括HMS各和声向量的和声记忆库HM可以表示为：
HM＝{X1,X2,…,XHMS}T  (7)
当生成和声记忆库时，再对所述和声记忆库中的和声向量进行全局自适应和声搜索优化，得到使得系统吞吐量最大的最好和声向量的和声向量进行全局自适应和声搜索优化，得到使得系统吞吐量最大的最好和声向量时，具体可以包括：
步骤1：设定初始参数。
在具体实施中，设定的参数包括和声记忆库大小HMS、学习参数LP、迭代次数Tmax和全局自适应和声搜索目标函数F(Xi)。在本发明一实施例中，所述全局自适应和声搜索目标函数F(Xi)为：
Figure BDA0002106300490000101
其中，maxR表示所述最大传输速度，μm,n表示同频选择因子，即复用模式值为1专用模式值为0，PD(m)表示第m个D2D用户设备复用蜂窝用户设备上行链路时的发送功率，dD(m)表示第m个D2D用户接收端与发送端的距离，k表示路损衰减因子，α表示路损衰减指数，ID(m)表示第m个D2D用户接收端受到的同频干扰，N0表示系统中存在的高斯白噪声，PC(n)表示第n个蜂窝用户设备的发送功率，dD(n)表示第n个蜂窝用户到基站的距离，IC(n)表示第n个蜂窝用户接收端受到的同频干扰。
步骤2：生成自适应参数声向量元素微调的最大值和最小值BWmax，BWmin，HMCRm和PARm。其中，HMCRm和PARm分别表示和声记忆库取值概率(HMCR，harmony memoryconsideration rate)和音调微调概率(PAR，pitch adjustment rate)服从高斯分布下的均值，其标准差分别为0.01和0.05，并且HMCR∈[0.9,1]，PAR∈[0,1]；
步骤3：初始化和声记忆库HM，设定学习参数T＝1，lp＝1。
步骤4：生成HMCR、PAR、BW、PAR以及BW；
步骤5：执行一次全局自适应和声搜索优化，得到优化后的和声向量；
步骤6：如果
Figure BDA0002106300490000111
更新和声记忆库，则
Figure BDA0002106300490000112
并记录下此时的HMCR和PAR。
在具体实施中，和声收索过程中的目标函数当且仅当大于和声记忆库中最小值时才将当前搜索到的和声更新到和声记忆库中，否则，则继续搜索。
步骤7：如果lp＝LP，根据记录HMCR、PAR重新计算HMCRm和PARm，并设置lp＝1；否则lp＝lp+1；并执行步骤8。
步骤8：判断当前迭代次数是否大于预设的代次数Tmax；当判断结果为否时，可以执行9；反之，则可以执行步骤10。
步骤9：设置T＝T+1，并从步骤4重新开始执行。
步骤19：结束操作，返回最好和声向量xB。
图4示出了一种蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法对应的包含系统D2D用户总吞吐量、系统D2D用户接入率和系统D2D用户设备总干扰的仿真图。在采用本发明实施例中的上述方法完成模式选择和信道分配后，选择复用模式的D2D用户以最大约束功率
Figure BDA0002106300490000113
发送，选择专用模式的D2D用户以蜂窝网络中最大允许发送功率PDmax通信。选择复用和专用模式结合的通信方案，其吞吐量低于完全专用模式高于完全复用模式的总吞吐量，其根本原因是复用模式引入了同频干扰，完全复用干扰高于混合模式，而完全专用模式则会造成频谱浪费。贪心策略从同频干扰最小出发，选择干扰最小的信道，完成信道分配，再由模式选择算法判断是否满足通信质量条件从而决定D2D用户的工作模式，能够有效的提高D2D用户复用模式接入率，充分体现了D2D通信的技术优势。
图5示出了本发明实施例中的方法与现有的模拟退火算法和基本的和声搜索算法的蜂窝用户总吞吐量和系统D2D用户总吞吐量的示意图。在采用本发明实施例中的上述方法完成模式选择和信道分配后，为了继续改善系统干扰和节约能源效率的基础上，提出功率控制算法，本文中的结合全局自适应和声搜索算法(SGHS)的功率控制方法较模拟退火算法和基本的和声搜索算法，其能够有效的提高系统的总吞吐量，更充分的体现D2D通信方案的优势。
上述对本发明实施例中的蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法进行详细的描述，下面将对上述的方法对应的装置进行介绍。
图6示出了本发明实施例中的一种蜂窝网络中D2D用户的资源分配装置的结构示意图。参见图6，一种蜂窝网络中D2D用户的资源分配装置60可以包括计算单元601和模式选择单元602，其中：
所述计算单元601，适于计算D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵；其中，D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵，包括D2D用户设备对蜂窝用户设备的干扰距离矩阵和蜂窝用户设备对D2D用户设备的干扰距离矩阵。
所述模式选择单元602，适于基于计算得到的D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵和用户设备通信约束条件，确定所述D2D用户设备在上行链路上所采用的通信模式。
在本发明一实施例中，所述模式选择单元602，适于基于计算得到的D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵和信噪比干扰门限，计算各个所述D2D用户设备在上行链路上采用复用通信模式时各自满足的功率约束条件；当确定所述D2D用户设备的发送功率满足所述功率约束条件时，则为所述D2D用户设备在上行链路上分配复用通信模式；当确定所述D2D用户设备的发送功率满足所述功率约束条件时，则为所述D2D用户设备在上行链路上分配专用通信模式。其中，采用复用通信模式的D2D用户设备各自满足的功率约束条件为：
Figure BDA0002106300490000121
其中，PD(m)表示第m个D2D用户设备的发送功率，
Figure BDA0002106300490000122
表示第m个D2D用户设备最小发送功率矩阵中的发送功率行向量，即最小发送功率矩阵中第m行所有元素，PDmin表示D2D用户设备允许最小发送功率，
Figure BDA0002106300490000131
表示第m个D2D用户设备最大发送功率矩阵中的功率值，即最大发送功率矩阵中的第m个元素，PDmax表示D2D用户设备允许最大发送功率。
在本发明一实施例中，所述装置60还包括功率分配单元603，其中：
所述功率分配单元603，适于基于复用模式下D2D用户设备各自满足的功率约束条件，为各个D2D用户设备分配对应的发送功率。
在本发明一实施例中，所述功率分配单元603，适于基于复用模式下D2D用户设备各自满足的功率约束条件，生成包括多个和声向量的和声记忆库；对所述和声记忆库中的和声向量进行全局自适应和声搜索优化，得到使得系统吞吐量最大的最好和声向量；采用所确定的最好和声向量对各个采用复用模式的所述D2D用户设备进行功率分配。
在本发明另一实施例中，所述功率分配单元603，适于采用全局自适应和声搜索算法执行一次和声搜索优化，得到当前次迭代返回的最好和声向量；将当前次迭代返回的最好和声向量中各个位序的和声对应的最大传输速度分别与上一次迭代返回的最好和声向量中相应位序的和声对应的最大传输速度进行比较；当确定所述当前次迭代返回的最好和声向量中相应位序的和声对应的最大传输速度大于上一次迭代返回的最好和声向量中对应位序的和声对应的最大传输速度时，采用当前次迭代返回的最好和声向量中相应位序的和声代替所述上一次迭代返回的最好和声向量中对应位序的和声，得到当前次迭代返回的最终的最好和声向量；执行下一次迭代，直至迭代次数达到预设的次数阈值，得到使得系统吞吐量最大的最好和声向量。
在本发明又一实施例中，所述功率分配单元603，适于采用如下的公式计算得到所述最大传输速度：
Figure BDA0002106300490000132
其中，maxR表示所述最大传输速度，μm,n表示同频选择因子，即复用模式值为1专用模式值为0，PD(m)表示第m个D2D用户设备复用蜂窝用户设备上行链路时的发送功率，dD(m)表示第m个D2D用户接收端与发送端的距离，k表示路损衰减因子，α表示路损衰减指数，ID(m)表示第m个D2D用户接收端受到的同频干扰，N0表示系统中存在的高斯白噪声，PC(n)表示第n个蜂窝用户设备的发送功率，dD(n)表示第n个蜂窝用户到基站的距离，IC(n)表示第n个蜂窝用户接收端受到的同频干扰。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行所述的蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法的步骤。其中，所述蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法请参见前述部分的详细介绍，不再赘述。
本发明实施例还提供了一种终端，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上储存有能够在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行所述的蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法的步骤。其中，所述蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法请参见前述部分的详细介绍，不再赘述。
采用本发明实施例中的上述方案，通过计算D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵，并基于计算得到的D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵和用户设备通信约束条件，确定所述D2D用户设备在上行链路上所采用的通信模式，可以降低D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰，提高通信质量。
进一步地，基于复用模式下D2D用户设备各自满足的功率约束条件，为各个D2D用户设备分配对应的发送功率，由于各个D2D用户设备各自满足的功率约束条件不同，与所有的D2D用户设备采用统一的功率约束条件相比，可以在进行功率分配时，提高功率分配的速度。
进一步地，采用全局自适应和声搜索算法执行一次和声搜索优化，得到当前次迭代返回的最好和声向量；将当前次迭代返回的最好和声向量中各个位序的和声对应的最大传输速度分别与上一次迭代返回的最好和声向量中相应位序的和声对应的最大传输速度进行比较；当确定所述当前次迭代返回的最好和声向量中相应位序的和声对应的最大传输速度大于上一次迭代返回的最好和声向量中对应位序的和声对应的最大传输速度时，采用当前次迭代返回的最好和声向量中相应位序的和声代替所述上一次迭代返回的最好和声向量中对应位序的和声，得到当前次迭代返回的最终的最好和声向量；执行下一次迭代，直至迭代次数达到预设的次数阈值，得到使得系统吞吐量最大的最好和声向量，找到全局最优的功率分配分布，从而在保证用户通信质量的同时实现系统总吞吐量最大。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法，其特征在于，包括：
计算D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵，包括：D2D用户设备对蜂窝用户设备的干扰距离矩阵：D(C)＝(d1 d2...dM)T，及蜂窝用户设备对D2D用户设备的干扰距离矩阵：
Figure FDA0003956632520000011
其中，dm表示第m个D2D发送端到基站的距离，即第m个D2D用户复用蜂窝用户上行链路时对蜂窝用户干扰距离，M表示D2D发送端的总数量，dm,n表示第m个D2D接收端DueR(m)到第n个蜂窝用户Cue(n)的距离，即D2D复用模式下蜂窝用户对D2D接收端的干扰距离；
基于计算得到的D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵和用户设备通信约束条件，确定所述D2D用户设备在上行链路上所采用的通信模式，具体地，基于计算得到的D2D用户设备与蜂窝用户设备之间的干扰距离矩阵和信噪比干扰门限，计算各个所述D2D用户设备在上行链路上采用复用通信模式时各自满足的功率约束条件；当确定所述D2D用户设备的发送功率满足所述功率约束条件时，则为所述D2D用户设备在上行链路上分配复用通信模式；当确定所述D2D用户设备的发送功率不满足所述功率约束条件时，则为所述D2D用户设备在上行链路上分配专用通信模式；
基于复用模式下D2D用户设备各自满足的功率约束条件，为各个D2D用户设备分配对应的发送功率，具体包括：基于复用模式下D2D用户设备各自满足的功率约束条件，生成包括多个和声向量的和声记忆库；对所述和声记忆库中的和声向量进行全局自适应和声搜索优化，得到使得系统吞吐量最大的最好和声向量，具体包括：采用全局自适应和声搜索算法执行一次和声搜索优化，得到当前次迭代返回的最好和声向量；将当前次迭代返回的最好和声向量中各个位序的和声对应的最大传输速度分别与上一次迭代返回的最好和声向量中相应位序的和声对应的最大传输速度进行比较；当确定所述当前次迭代返回的最好和声向量中相应位序的和声对应的最大传输速度大于上一次迭代返回的最好和声向量中对应位序的和声对应的最大传输速度时，采用当前次迭代返回的最好和声向量中相应位序的和声代替所述上一次迭代返回的最好和声向量中对应位序的和声，得到当前次迭代返回的最终的最好和声向量；执行下一次迭代，直至迭代次数达到预设的次数阈值，得到使得系统吞吐量最大的最好和声向量；采用所确定的最好和声向量对各个采用复用模式的所述D2D用户设备进行功率分配。
2.根据权利要求1所述的蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法，其特征在于，采用复用通信模式的D2D用户设备各自满足的功率约束条件为：
Figure FDA0003956632520000021
其中，PD(m)表示第m个D2D用户设备的发送功率，
Figure FDA0003956632520000022
表示第m个D2D用户最小发送功率矩阵中的发送功率行向量，即最小发送功率矩阵中第m行所有元素，PDmin表示D2D用户设备允许最小发送功率，
Figure FDA0003956632520000023
表示第m个D2D用户设备的最大发送功率矩阵中的功率值，即最大发送功率矩阵中的第m个元素，PDmax表示D2D用户设备允许最大发送功率。
3.根据权利要求1所述的蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法，其特征在于，所述最大传输速度采用如下的公式计算得到：
Figure FDA0003956632520000024
其中，maxR表示所述最大传输速度，μm,n表示同频选择因子，即复用模式值为1，专用模式值为0，PD(m)表示第m个D2D用户设备复用蜂窝用户设备上行链路时的发送功率，dD(m)表示第m个D2D用户接收端与发送端的距离，k表示路损衰减因子，α表示路损衰减指数，ID(m)表示第m个D2D用户接收端受到的同频干扰，N0表示系统中存在的高斯白噪声，PC(n)表示第n个蜂窝用户设备的发送功率，dD(n)表示第n个蜂窝用户到基站的距离，IC(n)表示第n个蜂窝用户接收端受到的同频干扰。
4.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被计算机执行时实现权利要求1至3任一项所述的蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法的步骤。
5.一种终端，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上储存有能够在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行权利要求1至3任一项所述的蜂窝网络中D2D用户的资源分配方法的步骤。
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