同小區(qū)中蜂窩用戶與d2d用戶間頻譜資源分配的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及無線移動(dòng)通信領(lǐng)域，提供一種同小區(qū)中蜂窩用戶與D2D用戶間頻譜資源分配的方法，具體包括：在同一小區(qū)中，根據(jù)每個(gè)蜂窩用戶的最小傳輸速率要求設(shè)定該用戶通信時(shí)的傳輸速率須滿足的約束條件；將在所述約束條件下，將一定頻譜資源分配給蜂窩用戶和D2D用戶，使D2D用戶分配到的頻譜資源總量最大化的問題在數(shù)學(xué)上表述；將在數(shù)學(xué)上表述的該問題轉(zhuǎn)化為與該問題等價(jià)的拉格朗日對偶問題；解該拉格朗日對偶問題，得到該問題在數(shù)學(xué)上的最優(yōu)解；根據(jù)所述最優(yōu)解給蜂窩用戶和D2D用戶分配頻譜資源。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)在頻譜資源有限的條件下，保證蜂窩用戶傳輸需求的同時(shí)使D2D用戶分配到的頻譜資源總量最大化。
【專利說明】同小區(qū)中蜂窩用戶與D2D用戶間頻譜資源分配的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線移動(dòng)通信領(lǐng)域，提供一種同小區(qū)中蜂窩用戶與D2D用戶間頻譜資源分配的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著移動(dòng)設(shè)備和應(yīng)用的增加，涌現(xiàn)了大量的多媒體業(yè)務(wù)。但是在目前，蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的頻譜資源利用率并不高，就是說在分配的頻譜資源中，很大比例的資源處于空閑狀態(tài)，這樣就造成了很大程度的頻譜資源浪費(fèi)。Device-to-Device (D2D)通信針對這一問題，使同小區(qū)用戶間直接建立通信，其信息傳輸過程可以通過復(fù)用蜂窩頻譜資源實(shí)現(xiàn)。在蜂窩網(wǎng)絡(luò)下的D2D網(wǎng)絡(luò)的協(xié)助使用不僅減少了傳輸時(shí)延，提高了鏈路質(zhì)量，同時(shí)還提高了頻譜資源利用率。
[0003]D2D和蜂窩用戶主要工作在兩種模式:正交資源復(fù)用和非正交資源復(fù)用。當(dāng)D2D用戶工作在非正交資源復(fù)用模式下時(shí)，頻譜利用率高，但是蜂窩和D2D鏈路間存在干擾，在用戶密度很大的情況下尤其嚴(yán)重。而在正交資源復(fù)用模式下時(shí)，頻譜資源利用率相對較低，但是D2D網(wǎng)絡(luò)和蜂窩網(wǎng)絡(luò)間沒有干擾，并且用戶傳輸功率可以適當(dāng)降低，更利于實(shí)現(xiàn)綠色通信。但是這樣的通信模式下，為充分利用每一份頻譜資源，就存在一個(gè)D2D與蜂窩用戶之間如何將有限的資源合理地分配給兩者的問題。
[0004]由于D2D通信是基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)之上進(jìn)行的，所以目前對于此問題的做法僅僅是在原有蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上將蜂窩用戶沒有使用的剩余頻譜資源直接分配給D2D用戶，并不對兩者進(jìn)行頻譜資源的分配。這樣的做法可能會(huì)使蜂窩用戶占有絕大多數(shù)的頻譜資源，甚至超出其自身的傳輸需求；而D2D用戶由于分配不到足夠的頻譜資源，尤其是在用戶密度很大的時(shí)候，難以實(shí)現(xiàn)高效率的D2D通信，頻譜資源利用率還存在很大的提升空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一)解決的技術(shù)問題
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種同小區(qū)中蜂窩用戶與D2D用戶間頻譜資源分配的方法，可以實(shí)現(xiàn)在頻譜資源有限的條件下，保證蜂窩用戶傳輸需求的同時(shí)使D2D用戶分配到的頻譜資源總量最大化。
[0007](二)技術(shù)方案
[0008]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0009]一種同小區(qū)中蜂窩用戶與D2D用戶間頻譜資源分配的方法，其特征在于，該方法包括:
[0010]在同一小區(qū)中，根據(jù)每個(gè)蜂窩用戶的最小傳輸速率要求設(shè)定該用戶通信時(shí)的傳輸速率須滿足的約束條件；
[0011 ] 將在所述約束條件下，將一定頻譜資源分配給蜂窩用戶和D2D用戶，使D2D用戶分配到的頻譜資源總量最大化的問題在數(shù)學(xué)上表述；[0012]將在數(shù)學(xué)上表述的該問題轉(zhuǎn)化為與該問題等價(jià)的拉格朗日對偶問題；
[0013]解該拉格朗日對偶問題，得到該問題在數(shù)學(xué)上的最優(yōu)解；
[0014]根據(jù)所述最優(yōu)解給蜂窩用戶和D2D用戶分配頻譜資源。
[0015]優(yōu)選地，所述將在所述約束條件下，將一定頻譜資源分配給蜂窩用戶和D2D用戶，使D2D用戶分配到的頻譜資源總量最大化的問題在數(shù)學(xué)上表述包括:
[0016]用Xk，n e {0，1}中的Xtn=I和Xtn=O分別表示用戶k是否占用資源塊η,用S表示用戶集，所述k e S代表用戶集中的某個(gè)用戶，用C表示所述頻譜資源的資源塊集，所述n e C代表資源塊集中的某個(gè)資源塊；用矩陣Xtjpt = [xk,n]表示對于所有用戶資源塊的分配情況。
[0017]優(yōu)選地，所述將在所述約束條件下，將一定頻譜資源分配給蜂窩用戶和D2D用戶，使D2D用戶分配到的頻譜資源總量最大化的問題在數(shù)學(xué)上表述進(jìn)一步包括:用Stl表示蜂窩用戶集，所述S11 Cl S;所述使D2D用戶分配到得頻譜資源總量最大化由
【權(quán)利要求】
1.一種同小區(qū)中蜂窩用戶與D2D用戶間頻譜資源分配的方法，其特征在于，該方法包括: 在同一小區(qū)中，根據(jù)每個(gè)蜂窩用戶的最小傳輸速率要求設(shè)定該用戶通信時(shí)的傳輸速率須滿足的約束條件； 將在所述約束條件下，將一定頻譜資源分配給蜂窩用戶和D2D用戶，使D2D用戶分配到的頻譜資源總量最大化的問題在數(shù)學(xué)上表述； 將在數(shù)學(xué)上表述的該問題轉(zhuǎn)化為與該問題等價(jià)的拉格朗日對偶問題； 解該拉格朗日對偶問題，得到該問題在數(shù)學(xué)上的最優(yōu)解； 根據(jù)所述最優(yōu)解給蜂窩用戶和D2D用戶分配頻譜資源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將在所述約束條件下，將一定頻譜資源分配給蜂窩用戶和D2D用戶，使D2D用戶分配到的頻譜資源總量最大化的問題在數(shù)學(xué)上表述包括: 用xk，n e {ο, 1}中的Xtn=I和Xtn=O分別表示用戶k是否占用資源塊η,用S表示用戶集，所述k e S代表用戶集中的某個(gè)用戶，用C表示所述頻譜資源的資源塊集，所述n e C代表資源塊集中的某個(gè)資源塊；用矩陣Xtjpt = [xk,J表示對于所有用戶資源塊的分配情況。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述將在所述約束條件下，將一定頻譜資源分配給蜂窩用戶和D2D用戶，使D2D用戶分配到的頻譜資源總量最大化的問題在數(shù)學(xué)上表述進(jìn)一步包括:用Stl表示蜂窩用戶集，所述Stl^S;所述使D2D用戶分配到得頻譜資源總量最大化由
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述將在所述約束條件下，將一定頻譜資源分配給蜂窩用戶和D2D用戶，使D2D用戶分配到的頻譜資源總量最大化的問題在數(shù)學(xué)上表述進(jìn)一步包括限制條件
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述約束條件包括每個(gè)蜂窩用戶通信時(shí)的傳輸速率不小于該用戶的最小傳輸速率需求；所述約束條件在數(shù)學(xué)上表示為
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5其中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述將在數(shù)學(xué)上表述的該問題轉(zhuǎn)化為與該問題等價(jià)的拉格朗日對偶問題包括參照0-1背包問題模型將該問題轉(zhuǎn)化為與其等價(jià)的拉格朗日對偶問題。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5其中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述解該拉格朗日對偶問題包括使用次梯度算法解該拉格朗日對偶問題。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述最優(yōu)解給蜂窩用戶和D2D用戶分配頻譜資源包括根據(jù)每一組使最優(yōu)解Xtjpt中xk，n值等于I的k和n，來對應(yīng)地將資源塊η分配給用戶k。
【文檔編號(hào)】H04W16/14GK103619024SQ201310616922
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】田輝, 張平, 陳楠楠, 王智博 申請人:北京郵電大學(xué)