[发明专利]D2D网络中一种基于中断概率的资源分配方法

摘要

本发明公开了D2D网络中一种基于中断概率的资源分配方法，该方法根据D2D用户的中断概率将其分为不同的通信模式，如D2D用户直接通信模式和利用中继进行通信模式，然后为每个D2D用户分配合适的信道，并对D2D用户的发送功率进行优化。从而降低D2D用户的能量损耗，提高D2D用户总能效。具体步骤如下：基于D2D用户能效最大化构建系统模型，根据蜂窝用户和D2D用户的中断概率要求，为D2D用户选择合适的通信模式；并采用匈牙利算法为D2D用户分配适当的信道；再利用二分算法优化各D2D用户的发送功率，从而使D2D用户能效最大化。从而实现蜂窝网络中的D2D通信。

主权项

1.D2D网络中一种基于中断概率的资源分配方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)分别用C_a＝{1,2,...,M}和Ω＝{1,2,...,N}表示活跃蜂窝用户集和D2D用户集，M为活跃蜂窝用户数，N为D2D对用户数，且系统中的信道数也为M；2)计算活跃蜂窝用户i，1≤i≤M和D2D用户j，1≤j≤N复用活跃蜂窝用户i信道的中断概率和式中P_C为活跃蜂窝用户发送功率，表示D2D用户j复用活跃蜂窝用户i信道的发送功率，g_i,B为活跃蜂窝用户i与基站间的信道增益，g_j,B表示D2D用户j与基站间的信道增益，g_j为D2D用户j的信道增益，g_i,j表示蜂窝用户i和D2D用户j之间的信道增益，η和δ分别表示活跃蜂窝用户和D2D用户的信干噪比阈值，N₀表示噪声功率；3)根据活跃蜂窝用户i和D2D用户j的中断概率要求和若满足要求，将D2D用户j归入集合Ω₂中，将活跃蜂窝用户i归入集合S_j中，若不满足要求，为D2D用户j选择合适的中继k，1≤k≤K，在满足要求的条件下使D2D用户中断概率最小化，将D2D用户j归入集合Ω₃中，将被用户j和中继k复用的活跃蜂窝用户i₁和i₂归入集合S_j中，若没有满足要求的中继k，此时的D2D用户j不进行通信，其中K表示系统中的空闲蜂窝用户数，Ω₂和Ω₃分别为直接通信和利用中继通信的D2D用户集，S_j表示D2D用户j的候选活跃蜂窝用户信道集，ξ和ζ分别表示活跃蜂窝用户和D2D用户的中断概率阈值；4)根据公式和计算D2D用户j∈Ω₂和j∈Ω₃的能效，其中，为D2D用户x复用活跃蜂窝用户y信道时的信干噪比，表示D2D用户x复用活跃蜂窝用户y信道时的发送功率，P_cir表示平均电路损耗；5)利用匈牙利算法为各D2D用户j∈Ω₂和j∈Ω₃分配信道，使D2D用户的能效最大化；6)初始化l_j＝0,u_j＝100 j∈Ω₂orΩ₃以及差错容限ε＝10^‑6；7)根据所述步骤5)中得到的D2D用户j∈Ω₂和j∈Ω₃复用活跃蜂窝用户i的信道，对于D2D用户j∈Ω₂orΩ₃，当满足条件|u_j‑l_j|＞ε时，重复执行步骤8)，当条件不满足时，执行步骤9)；8)将t_j赋值为t_j＝(u_j+l_j)/2，基于D2D用户j的发送功率对其能效进行求导其中如果Δ_j＞0，l_j＝t_j，否则u_j＝t_j；9)D2D用户j的最优发送功率P_j*＝min((l_j+u_j)/2,P_max)，其中，P_max为D2D用户的最大发送功率。