一种基于K-means的全双工D2D分簇资源分配的方法技术

本发明专利技术提出一种基于K‑means的全双工D2D分簇资源分配的方法，提出了D2D对通信限制区域的概念，在限制区域以外D2D对对基站的干扰可忽略。对于CU用户对D2D用户对的干扰提出限制复用区域概念，在限制复用区域外，D2D对才有可能复用该CU资源。对于D2D对之间的干扰，提出了使用K‑means算法利用D2D对之间的干扰强度值对其进行分簇的算法，相互间的干扰值越大则分在一个簇的概率越小，分在同一个簇的D2D对之间干扰的可忽略，即它们可复用同一个CU的资源。对资源分配的过程进行了算法描述，对分好簇的D2D对进行CU资源块分配，通过计算将最优资源块分配给D2D对，从而一方面尽量消除干扰，另一方面提高系统总体效能。

A Full Duplex D2D Clustering Resource Allocation Method Based on K-means

【技术实现步骤摘要】
一种基于K-means的全双工D2D分簇资源分配的方法
本专利技术涉及通信技术的
，特别是一种基于K-means的全双工D2D分簇资源分配的方法。
技术介绍
近年来，智能手机的兴起与迅猛发展深刻改变了人类的沟通、交流和娱乐方式。云计算、物联网及多媒体等无线应用的广泛使用，为高速、高效的无线通信技术提供了更好的平台。5G是面向2020年后信息通信需求而发展的下一代移动通信系统。它具有更高的频谱利用率和传输速率，在传输时延、QoS感受、接入链路数目和安全等性能上也将得到显著提升。移动通信终端直通通信技术是移动通信领域中的一个研究热点。D2D是指相邻的终端可以在近距离范围内通过直连链路进行数据传输，而不需要通过中心节点进行转发。在这种情况下，基站只发送一些控制信息，大大减轻了基站的负荷。而D2D用户可以有效复用经网络授权的无线资源，从而提升无线频谱的复用率，扩大异构蜂窝网络的吞吐量和覆盖范围。在全双工模式下，由于允许用户同时同步收发信号，双倍地增高了频谱效益。该技术能够大幅度提升无线传输速率，有着巨大的技术优势和应用前景，是未来5G通信的备选方案之一。在同一蜂窝小区下，信道资本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于K‑means的全双工D2D分簇资源分配的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：S1.D2D用户对通信限制区域划定：划定一个D2D通信限制区域，在该区域内认为D2D对对基站的干扰很大，而在该区域外认为D2D对对基站的干扰可忽略，当基站接收到D2D链接建立请求时，基站首先判定D2D的发射端是否在D2D通信限制区域内，如果是则禁止D2D链接的建立；S2.蜂窝用户被限制复用区域：当D2D用户和蜂窝用户使用相同上行资源时，CUj会对D2Di，rx接收信号产生干扰，并且CUj和D2Di，rx之间距离越近，干扰就越大，划定蜂窝用户被限制复用区域来减少这类干扰，所述CUj为第j个蜂窝用户，所述D2...

【技术特征摘要】
1.一种基于K-means的全双工D2D分簇资源分配的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：S1.D2D用户对通信限制区域划定：划定一个D2D通信限制区域，在该区域内认为D2D对对基站的干扰很大，而在该区域外认为D2D对对基站的干扰可忽略，当基站接收到D2D链接建立请求时，基站首先判定D2D的发射端是否在D2D通信限制区域内，如果是则禁止D2D链接的建立；S2.蜂窝用户被限制复用区域：当D2D用户和蜂窝用户使用相同上行资源时，CUj会对D2Di，rx接收信号产生干扰，并且CUj和D2Di，rx之间距离越近，干扰就越大，划定蜂窝用户被限制复用区域来减少这类干扰，所述CUj为第j个蜂窝用户，所述D2Di，rx为第i对D2D用户的接收端；S3.系统模型建立：为满足用户的QoS请求，必须保证D2D用户的蜂窝用户达到各自的最小SINR，所述SINR为信号与干扰加噪声比；并且只有同时满足保证蜂窝用户和D2D用户满足其自身的QoS需求这两个条件的D2D才可以被接入网络，其中，蜂窝用户和D2D用户的发射功率不应超过各自的最大发射功率；S4.D2D对分簇解决D2D对相互间的干扰问题：对D2D用户对进行分簇处理，认为同一个簇中的D2D对相互间干扰可忽略，可以对同一个CU的资源进行复用，计算出各个D2D对之间的距离，D2D对之间的距离越近，则干扰越大，D2D对之间的距离值跟干扰值成反比；以距离值的倒数作为干扰值的表征，形成D2D对的干扰值矩阵，再利用K-means聚类的方法根据干扰值矩阵进行D2D对分簇；S5.QoS保证下的D2D用户簇的资源分配：资源分配阶段需对每个簇中的D2D用户进行筛选，只有既能满足D2D自身的QoS请求，同时又能保证对蜂窝用户的正常通信不造成影响的D2D对才能最终接入网络；以throughputRj值表征每个簇在每个RB上达到的吞吐量，最终构建出一个以簇数和RB数为维度的二维throughputRj矩阵，根据构建的矩阵，为每个簇合理分配资源。2.如权利要求1所述的一种基于K-means的全双工D2D分簇资源分配的方法，其特征在于：在蜂窝系统模型中以BS为基站，第i个D2D用户对D2Di复用第j个蜂窝用户CUj的上行资源，D2D对发射端D2Di，tx到基站的信道增益，以及CUj到D2Di，rx的信道增益分别表示为：其中，K和α分别是由蜂窝系统环境所决定的路损常数和路损指数；di，B是D2Di，tx到基站的距离，di，j是CUj到D2Di，rx的距离；δi，B是D2Di，tx到基站服从指数分布的快衰落增益；δi，j是CUj到D2Di，rx服从指数分布的快衰落增益；ξi，B是D2Di，tx到基站服从对数分布的慢衰落增益；ξi，j是CUj到D2Di，rx服从对数分布的慢衰落增益；所述步骤S1中设为D2D用户的最大发射功率，Id，B表示D2D用户对对基站的干扰门限值，Id，B由蜂窝小区根据长期观测得出，则必须满足：联合式(1)和式(3)求解可得D2D通信限制区域的半径R1：D2D通信限制区域就是以基站BS为圆心，R1为半径的圆形区域。3.如权利要求2所述的一种基于K-means的全双工D2D分簇资源分配的方法，其特征在于：所述步骤S2中设表示蜂窝用户的最大发射功率，Ic，d表示蜂窝用户对D2D用户干扰的门限...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄旭，曾孟佳，徐会彬，范祥祥，
申请(专利权)人：湖州师范学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33