全双工D2D通信资源分配方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及移动通信领域，特别涉及一种全双工D2D通信资源分配方法及装置，所述方法将蜂窝网络中所有用户的信干噪比与基站分别为该用户设定的信干噪比门限值进行对比，对蜂窝网络中的用户进行初选，如果蜂窝用户和D2D用户之间可以进行频谱资源共享则构建蜂窝用户集合和D2D用户集合的二分图，为二分图中连接边数最少的D2D用户进行资源分配，采用本发明专利技术可以在多D2D用户对和多个蜂窝用户同时存在的系统中，提高吞吐量降低复杂度。

【技术实现步骤摘要】
全双工D2D通信资源分配方法及装置
本专利技术涉及通信频谱资源分配
，特别是涉及一种全双工蜂窝终端直通(Device-to-device，简称D2D)通信资源分配方法及装置。技术背景随着移动通信技术的飞速发展和各种智能设备的迅速普及，移动数据业务量呈现出爆炸式增长，因而对无线通信的数据业务速率提出了更高的需求。D2D通信作为一种新型的蜂窝终端直通通信技术，它允许位置距离相近的两个用户无需经过基站或者接入点转发而直接通信。与传统蜂窝通信方式相比，D2D通信减轻了基站或者接入点的负载，提高了系统的频谱效率，延长了设备的电池寿命。因此，D2D通信技术引起国内外的广泛关注。而将全双工通信技术运用到D2D通信中，进一步增大了D2D通信系统吞吐量。由于D2D用户共享蜂窝频谱从而导致系统中用户间产生同频干扰，用户服务质量将受到较大影响，系统容量也随之降低。因此，设计合理抑制用户间干扰的资源分配方法是实现D2D通信的关键。目前全双工D2D频谱资源分配方法主要有：AliS和NandanaRajatheva等人在文献EffectofInterferenceofFull-DuplexTransmissionsinUnderlayDevice-to-DeviceCommunication[C].IEEE14thCanadianWorkshoponInformationTheory(CWIT),2015:54-57中提出了一种多个D2D对复用单个蜂窝用户资源的方案，其以最大化蜂窝系统中D2D用户数量为目标，但是该方案并未涉及D2D用户间的同频干扰，与实际场景相差较大。之后，XiaomengChai等人在文献ThroughputImprovementinCellularNetworksViaFull-DuplexbasedDevice-to-DeviceCommunications[C].IEEEAccess,Year:2016,Volume:PP,Issue:99中提出了一种蜂窝链路动态保护机制，该机制提前设置蜂窝通信保护区域，在引入全双工D2D通信的同时，有效地保证了蜂窝用户的服务质量,提高了频谱利用率，但是该系统只考虑一对D2D用户与一个蜂窝用户存在的情况。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是多D2D用户对和多个蜂窝用户同时存在的的全双工D2D通信资源分配，具有高吞吐量低复杂度特点。本专利技术一种全双工D2D通信资源分配方法，包括：确定能被多个D2D用户对复用的多个蜂窝信道资源；将蜂窝网络中所有用户的信干噪比与基站分别为该用户设定的信干噪比门限值进行对比，确定能够参与频谱资源复用的蜂窝用户与D2D用户数量；使用二分图原理，如果蜂窝用户和D2D用户之间可以进行频谱资源共享，则将它们之间进行连线，分别遍历可参与资源复用的蜂窝用户集合和D2D用户集合，完成二分图构建；为二分图中连接边数最少的D2D用户进行资源分配；将已经完成资源匹配的蜂窝用户与D2D用户分别移出蜂窝用户与D2D用户集合，直到两个集合之一为空集，则完成蜂窝网络的资源匹配。本专利技术一种全双工D2D通信资源分配装置，包括：蜂窝信道资源确定单元，用于确定能被多个D2D用户对复用的多个蜂窝信道资源；用户初选单元，用于将蜂窝网络中所有用户的信干噪比与基站分别为该用户设定的信干噪比门限值进行对比，确定能够参与频谱资源复用的蜂窝用户与D2D用户数量；二分图构建单元，如果蜂窝用户和D2D用户之间可以进行频谱资源共享，则将它们之间进行连线，分别遍历可参与资源复用的蜂窝用户集合和D2D用户集合，完成二分图构建；用户资源分配单元，用于为二分图中连接边数最少的D2D用户进行资源分配；用户管理单元，将已经完成资源匹配的蜂窝用户与D2D用户分别移出蜂窝用户与D2D用户集合，直到二分图两个集合之一为空集，则完成蜂窝网络的资源匹配。与现有技术相比，本专利技术将蜂窝网络中所有用户的信干噪比与基站分别为该用户设定的信干噪比门限值进行对比，对蜂窝网络中的用户进行初选，如果蜂窝用户和D2D用户之间可以进行频谱资源共享则构建蜂窝用户集合和D2D用户集合的二分图，为二分图中连接边数最少的D2D用户进行资源分配，采用本专利技术可以在多D2D用户对和多个蜂窝用户同时存在的系统中，提高吞吐量降低复杂度。附图说明图1是本专利技术全双工D2D通信资源分配方法优选实施例流程示意图；图2是本专利技术D2D复用蜂窝上行资源的系统模型示意图；图3是本专利技术D2D资源分配的二分图模型；图4是本专利技术全双工D2D通信资源分配装置优选实施例结构示意图。图5是本专利技术与现有技术最优匹配算法复杂度对比图；图6是本专利技术与最优匹配算法、随机匹配算法性能对比图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本专利技术实施例进一步详细说明。图1描述了本专利技术本专利技术全双工D2D通信资源分配方法优选实施例流程示意图。确定能被多个D2D用户对复用的多个蜂窝信道资源；优选地，多个蜂窝信道资源是根据获取到的多个D2D发送端和蜂窝用户各自的QoS需求和收到的干扰确定的。基站端通过公共控制信道获取关于蜂窝用户和D2D用户对的位置信息，并形成蜂窝用户集合C和D2D集合D；所述D2D用户对包括D2D发送端和D2D接收端，D2D发送端和D2D接收端之间以全双工通信模式复用蜂窝上行资源，蜂窝用户通过基站转发通信。D2D发送端和蜂窝用户通过公共控制信道将各自的服务质量QoS需求和收到的干扰上报给基站，将蜂窝网络中各用户的信干噪比与基站分别为该用户设定的信干噪比门限值进行对比，确定能够参与频谱资源复用的蜂窝用户与D2D用户数量；优选地，具体包括：将蜂窝用户的信干噪比与基站为该用户设定的信干噪比门限值进行对比，如果该蜂窝用户的信干噪比大于等于基站为该用户设定的信干噪比门限值，则确定能够参与频谱资源复用的蜂窝用户；将D2D用户的信干噪比与基站为该用户设定的信干噪比门限值进行对比，如果该D2D用户的信干噪比大于等于基站为该用户设定的信干噪比门限值，则确定能够参与频谱资源复用的D2D用户；蜂窝网络中用户(蜂窝用户和D2D用户)的信干噪计算采用本领域常用方式，不再详述。基站为蜂窝用户设定的信干噪比门限值为γc,thes，基站为蜂窝用户设定的信干噪比门限值为γD2D,thes，见下文所述。使用二分图原理，如果蜂窝用户和D2D用户之间可以进行频谱资源共享，则将它们之间进行连线。分别遍历可参与资源复用的蜂窝用户集合和D2D用户集合，完成二分图构建；根据二分图中D2D用户与蜂窝用户的对应连线关系，将与第i个D2D用户所连接的总边数记为Si；同理，根据蜂窝用户与D2D用户的对应连线关系，将与第j个蜂窝用户所连接的总边数记为Tj；作为实例，如图3所举例的二分图模型中S1＝2，SM＝2，T1＝2，TN＝2；将上述所有D2D用户的Si(i＝1,2,…,N)数值依次升序排列I＝{I1,I2,...}；优先为二分图中连接边数最少的D2D用户进行资源分配；优选地，在挑选蜂窝用户与该D2D用户进行资源匹配时需遵循两个原则：1.挑选与此对D2D用户之间存在连线的蜂窝用户；2.该蜂窝用户的连线数Tj最小；因此，首先为集合I中的第一对D2D用户(即第一个元素I1)进行资源分配，选出一个(记为第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全双工D2D通信资源分配方法，其特征在于，包括：确定能被多个D2D用户对复用的多个蜂窝信道资源；将蜂窝网络中所有用户的信干噪比与基站分别为该用户设定的信干噪比门限值进行对比，确定能够参与频谱资源复用的蜂窝用户与D2D用户数量；使用二分图原理，如果蜂窝用户和D2D用户之间可以进行频谱资源共享，则将它们之间进行连线，分别遍历可参与资源复用的蜂窝用户集合和D2D用户集合，完成二分图构建；为二分图中连接边数最少的D2D用户进行资源分配；将已经完成资源匹配的蜂窝用户与D2D用户分别移出蜂窝用户与D2D用户集合，直到两个集合之一为空集，则完成蜂窝网络的资源匹配。

【技术特征摘要】
1.一种全双工D2D通信资源分配方法，其特征在于，包括：确定能被多个D2D用户对复用的多个蜂窝信道资源；将蜂窝网络中所有用户的信干噪比与基站分别为该用户设定的信干噪比门限值进行对比，确定能够参与频谱资源复用的蜂窝用户与D2D用户数量；使用二分图原理，如果蜂窝用户和D2D用户之间可以进行频谱资源共享，则将它们之间进行连线，分别遍历可参与资源复用的蜂窝用户集合和D2D用户集合，完成二分图构建；为二分图中连接边数最少的D2D用户进行资源分配；将已经完成资源匹配的蜂窝用户与D2D用户分别移出蜂窝用户与D2D用户集合，直到两个集合之一为空集，则完成蜂窝网络的资源匹配。2.根据权利要求1所述全双工D2D通信资源分配方法，其特征在于，多个蜂窝信道资源是根据获取到的多个D2D发送端和蜂窝用户各自的QoS需求和收到的干扰确定的。3.根据权利要求1所述全双工D2D通信资源分配方法，其特征在于，所述将蜂窝网络中所有用户的信干噪比与基站分别为该用户设定的信干噪比门限值进行对比，确定能够参与频谱资源复用的蜂窝用户与D2D用户数量，包括：将蜂窝用户的信干噪比与基站为该用户设定的信干噪比门限值进行对比，如果该蜂窝用户的信干噪比大于等于基站为该用户设定的信干噪比门限值，则确定能够参与频谱资源复用的蜂窝用户；将D2D用户的信干噪比与基站为该用户设定的信干噪比门限值进行对比，如果该D2D用户的信干噪比大于等于基站为该用户设定的信干噪比门限值，则确定能够参与频谱资源复用的D2D用户。4.根据权利要求1所述全双工D2D通信资源分配方法，其特征在于，所述为二分图中连接边数最少的D2D用户进行资源分配，包括在挑选蜂窝用户与该D2D用户进行资源匹配时要求挑选与此对D2D用户之间存在连线的蜂窝用户且该蜂窝用户的连线数最小。5.根据权利要求1所述全双工D2D通信资源分配方法，其特征在于，所述D2D用户对以全双工通信模式复用蜂窝上行资源。6.一种全双工D2D通信资源分配装置，其特征在于，包括：蜂窝信道资源确定单元，用于确...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云，柯文韬，吴广富，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50