D2D用户链接与蜂窝用户共享资源的分配方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种D2D用户链接与蜂窝用户共享资源的分配方法、装置及系统，该方法包括：S1.查找符合预设条件的可进行资源共享的蜂窝用户和D2D用户链接之间的所有可行共享组合对；S2.建立D2D用户链接与可行共享组合对的蜂窝用户及蜂窝用户资源之间的对应关系；S3.根据所述对应关系将处于劣势的D2D用户链接与可被资源共享的D2D用户链接个数最少的蜂窝用户进行蜂窝用户资源共享，所述处于劣势的D2D用户链接为可共享蜂窝用户资源个数最少的D2D用户链接。本发明专利技术在一定程度上使尽可能多的用户完成匹配，保证了D2D用户和蜂窝用户的满意度，并且在较少性能损失的情况下大幅度降低了计算复杂度，节约了系统资源。

【技术实现步骤摘要】
D2D用户链接与蜂窝用户共享资源的分配方法、装置及系统
本专利技术涉及移动通信
，尤其涉及一种D2D用户链接与蜂窝用户共享资源的分配方法、装置及系统。
技术介绍
随着移动通信技术的不断发展，我国移动通信系统已逐步迈进3G时代并进一步向4G发展，LTE(LongTermEvolution)系统作为3G向4G的过渡已经成为现代通信技术的热点，但是，近年来随着移动通信的迅猛发展，系统带宽需求的不断增大，带宽的分配变得越来越拥挤，而且目前可用于移动通信的频谱资源又十分有限，所以最大限度的利用系统现有的频谱资源增加系统吞吐量成为了一种必然趋势。为了解决这一问题，D2D(Device-to-Device)通信技术应运而生。根据D2D通信使用的频谱资源的不同，可以将D2D通信分为两类：使用蜂窝系统资源的D2D通信和使用非授权频带的D2D通信。其中，使用蜂窝系统资源的D2D通信即D2D用户和蜂窝用户共享蜂窝资源。根据现有研究可将蜂窝用户和D2D用户之间的资源共享模式分为两种：正交模式和非正交模式。正交模式是指两种用户使用不同的时频资源(在LTE网络指的就是物理资源块PRB(PhysicalResourceBlock))，也就是说，使用这种模式时，两种用户间不会发生相互干扰；非正交模式是指两种用户使用同一频谱或时隙资源(物理资源块)，这样的话，两种用户之间就会产生相互干扰，使LTE的干扰环境更加复杂。其中使用非正交模式的D2D通信能进一步提高蜂窝频谱的频谱利用率；并且所有的蜂窝设备都可以使用这种通信模式，而且由于蜂窝频谱是完全受到基站控制的，用户的服务质量QoS(QualityofService)要求比较容易能得到满足。在蜂窝网络中非正交资源共享模式下，D2D用户与蜂窝用户使用同一资源块。两个通过D2D进行通信的用户称为一个D2D用户链接。在进行资源共享时，由于资源块大小不同，有以下几种资源共享共享可能：一个D2D用户链接共享一个蜂窝用户的资源块；一个D2D用户链接共享多个蜂窝用户的资源块；多个D2D用户链接共享同一蜂窝用户的资源块。然而，在该D2D通信模式中，控制由于共用频谱资源带来的干扰是一个难题；功率控制和干扰管理往往需要借助于高复杂度的资源管理方法，从而带来额外的开销。因此，D2D用户和蜂窝用户之间的资源分配至关重要。为解决这一问题，现有技术中，有的采取随机接入方案，有的只关注于D2D用户和蜂窝用户中某一方的选择，有的则通过穷举搜索来实现，例如，采用传统的KM(Kuhn－Munkras)算法。其中KM算法是匈牙利算法的一种，是用来解决最大权匹配问题的，它通过给每个顶点设定一个标号(称为顶标)来把求最大权匹配的问题转化为求最大匹配的问题，该算法是通过不停迭代更改顶标来完成最大权匹配的。在实现本专利技术过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的用户资源匹配方法虽然能一定程度上完成用户资源分配问题，但若是随机进行匹配，匹配满意度和可达到的系统性能都较低；若是只考虑D2D用户和蜂窝用户其中某一方的选择，则缺乏公平性，用户双方满意度较低；传统的KM算法虽然能使系统性能最优化，但是相应的复杂度也大，特别是当功率优化等因素也加以考虑时，用户匹配所花的计算时间将大大增加。然而，LTE中物理层调度的基本单位是1ms，几秒钟的计算时间都将导致非常大的调度延迟。
技术实现思路
为了能够在一定程度上使尽可能多的D2D用户完成蜂窝用户资源的匹配，同时保证D2D用户和蜂窝用户的满意度，并且在较少性能损失的情况下大幅度降低计算复杂度，节约系统资源，本专利技术提供了一种D2D用户链接与蜂窝用户共享资源的分配方法，所述方法包括：S1.查找符合预设条件的可进行资源共享的蜂窝用户和D2D用户链接之间的所有可行共享组合对；S2.建立D2D用户链接与可行共享组合对的蜂窝用户及蜂窝用户资源之间的对应关系；S3.根据所述对应关系将处于劣势的D2D用户链接与可被资源共享的D2D用户链接个数最少的蜂窝用户进行蜂窝用户资源共享，所述处于劣势的D2D用户链接为可共享蜂窝用户资源个数最少的D2D用户链接。优选地，所述预设条件包括：用户服务质量要求、安全等级要求、最低安全容量、最高误码率、以及用户最大发射功率限制门限中的一种或多种。优选地，当蜂窝网络中同时具有多个可被资源共享的D2D用户链接个数最少的蜂窝用户时，所述步骤S3包括：在上述的多个蜂窝用户和当前所有D2D用户链接中，分别对每一个蜂窝用户和D2D用户链接组合进行联合功率优化，得到每一组对应的最大目标系统报酬；选择使目标系统报酬最大的蜂窝用户和D2D用户链接组合进行蜂窝用户资源共享。优选地，所述方法还包括：如果当前蜂窝用户没有可进行资源共享的D2D用户链接，则为当前蜂窝用户保留自身的的蜂窝用户资源。优选地，所述方法还包括：如果当前D2D用户链接没有可进行资源共享的蜂窝用户，则为当前D2D用户链接分配其它频带资源。本专利技术还提出来一种D2D用户链接与蜂窝用户共享资源的分配装置，所述装置包括：查找模块，用于查找符合预设条件的可进行资源共享的蜂窝用户和D2D用户链接之间的所有可行共享组合对；关系建立模块，用于建立D2D用户链接与可行共享组合对的蜂窝用户及蜂窝用户资源之间的对应关系；第一资源分配模块，用于根据所述对应关系将处于劣势的D2D用户链接与可被资源共享的D2D用户链接个数最少的蜂窝用户进行蜂窝用户资源共享，所述处于劣势的D2D用户链接为可共享蜂窝用户资源个数最少的D2D用户链接。优选地，当蜂窝网络中同时具有多个可被资源共享的D2D用户链接个数最少的蜂窝用户时，所述第一资源分配模块包括：联合功率优化单元，用于在上述的多个蜂窝用户和当前所有D2D用户链接中，分别对每一个蜂窝用户和D2D用户链接组合进行联合功率优化，得到每一组对应的最大目标系统报酬；资源分配单元，用于选择使目标系统报酬最大的蜂窝用户和D2D用户链接组合进行蜂窝用户资源共享。优选地，所述装置还包括：第二资源分配模块，用于在当前蜂窝用户没有可进行资源共享的D2D用户链接，为当前蜂窝用户保留自身的的蜂窝用户资源。优选地，所述装置还包括：第三资源分配模块，用于在当当前D2D用户链接没有可进行资源共享的蜂窝用户，为当前D2D用户链接分配其它频带资源。本专利技术还提供了一种D2D用户链接与蜂窝用户共享资源的分配系统，该系统包括上述任一D2D用户链接与蜂窝用户共享资源的分配装置。采用本专利技术提出的D2D用户链接与蜂窝用户共享资源的分配方法、装置及系统，不强制要求D2D用户共享蜂窝用户资源，在保证基本用户服务质量的基础上，进行D2D用户和蜂窝用户资源的匹配，在一定程度上使尽可能多的用户完成匹配，既保证了D2D用户和蜂窝用户的满意度，并且在较少性能损失的情况下大幅度降低了计算复杂度，节约了系统资源。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1为本专利技术一种D2D用户链接与蜂窝用户共享资源的分配方法的流程图；图2为本专利技术实施例一的应用场景示意图；图3为本专利技术实施例一中提出的二分图的示意图；图4为本专利技术实施例中D2D用户链接个数M固定时，以及蜂窝用户个数N对总数据速率的影响结果示意图；图5为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种D2D用户链接与蜂窝用户共享资源的分配方法，其特征在于，所述方法包括：S1.查找符合预设条件的可进行资源共享的蜂窝用户和D2D用户链接之间的所有可行共享组合对；S2.建立D2D用户链接与可行共享组合对的蜂窝用户及蜂窝用户资源之间的对应关系；S3.根据所述对应关系将处于劣势的D2D用户链接与可被资源共享的D2D用户链接个数最少的蜂窝用户进行蜂窝用户资源共享，所述处于劣势的D2D用户链接为可共享蜂窝用户资源个数最少的D2D用户链接。

【技术特征摘要】
1.一种D2D用户链接与蜂窝用户共享资源的分配方法，其特征在于，所述方法包括：S1.查找符合预设条件的可进行资源共享的蜂窝用户和D2D用户链接之间的所有可行共享组合对；S2.建立D2D用户链接与可行共享组合对的蜂窝用户及蜂窝用户资源之间的对应关系；S3.根据所述对应关系采用双向逆序选择算法在任意蜂窝用户资源中确定符合QoS要求并能进行资源共享的D2D用户集合，并在所述D2D用户集合中选取处于劣势的D2D用户链接与可被资源共享的D2D用户链接个数最少的蜂窝用户进行蜂窝用户资源共享，并进行功率优化得到相应的最大目标系统报酬，所述处于劣势的D2D用户链接为可共享蜂窝用户资源个数最少的D2D用户链接。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设条件包括：用户服务质量要求、安全等级要求、最低安全容量、最高误码率、以及用户最大发射功率限制门限中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当蜂窝网络中同时具有多个可被资源共享的D2D用户链接个数最少的蜂窝用户时，所述步骤S3包括：在上述的多个蜂窝用户和当前所有D2D用户链接中，分别对每一个蜂窝用户和D2D用户链接组合进行联合功率优化，得到每一组对应的最大目标系统报酬；选择使目标系统报酬最大的蜂窝用户和D2D用户链接组合进行蜂窝用户资源共享。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：如果当前蜂窝用户没有可进行资源共享的D2D用户链接，则为当前蜂窝用户保留自身的的蜂窝用户资源。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：如果当前D2D用户链接没有可进行资源共享的蜂窝用户，则为当前D2D用户链接分配其它频带资源。6.一种D2D用户链接与蜂窝用户共享资源的分配...

【专利技术属性】
技术研发人员：王莉，刘洋，吴华清，宋梅，张勇，滕颖蕾，满毅，魏翼飞，田飞，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11