[发明专利]一种面向容量的D2D多播资源分配方法

摘要

一种面向容量的D2D多播资源分配方法，用于单基站系统下的D2D底层多播通信的资源分配，目标是系统容量最大化，同时保证CU和D2D用户的服务质量，以此建立目标函数，目标函数为非平衡指派问题，对原始二分图进行变换，使其转化为均衡的指派问题，再利用匈牙利算法进行求解得到最右资源分配方案。本发明方案中单个D2D多播组可复用多个CU链路资源，从而使得吞吐量和频谱效率得到极大的提升，此外，将非均衡指派问题转化为均衡指派问题，有效保障了D2D多播组之间的公平性。

主权项

一种面向容量的D2D多播资源分配方法，其特征是小区内有M个蜂窝用户CU，各蜂窝用户用Ci来表示，i＝{1,2,…,M}，近距离密集用户组成N个D2D多播组，即D2D簇Dj，j＝{1,2,…,N}，每个D2D多播组内有一个发射端和X个接收者，M>N，且每个D2D接收者只属于一个多播组，定义一个M×N的矩阵Π＝[ζi,j]M×N用来表示D2D簇的资源分配情况，其中ζi,j是二进制变量，用来代表第i个蜂窝用户是否被第j个D2D簇复用，如果ζi,j＝1表示第j个D2D簇可复用第i个蜂窝用户，否则ζi,j＝0，为使系统容量最大化，并同时保证蜂窝用户CU和D2D用户的服务质量，目标函数为：argmaxζi,jΣi=1MΣj=1NRi,j(Pi,jD,MAX,Pi,jC,MAX)minj≠j′∈D|Σi=1Mζij-Σi=1Mζij′|s.t.Ri,j=ζi,jΔRi,j+RiC---(7a)0≤Σi=1MΣj=1Nζi,j≤M,0≤Σj=1Nζi,j≤1---(7b)SINRi,jC≥ΓC,i---(7c)SINRi,jD≥ΓD,j---(7d)]]>式(7)为目标函数，式(7a)(7b)(7c)(7d)为约束条件，其中，D表示所有D2D簇的集合，C表示所有蜂窝用户的集合，Ri,j为系统的吞吐量，代表第i个CU用户与第j个D2D簇资源共享时CU用户的发射功率，表示其中最大的发射功率；代表第j个D2D簇与第i个CU用户资源共享时D2D簇的发射功率，表示其中最大的发射功率；是用来计算Ri,j的一个参量；ΓD,j代表D2D簇最小信噪比要求；ΓC,i代表蜂窝用户的最小信噪比要求，△Ri,j表示第fi个信道复用后吞吐量的增加量，为未被资源复用的CU用户的吞吐量，为第j个D2D簇与第i个CU用户资源共享时蜂窝用户的信道质量，为第j个D2D簇与第i个CU用户资源共享时D2D簇的信道质量，上述目标函数为非平衡指派问题，将其变成求一个二分图中最大匹配的问题，所述二分图的构建为：构建二分图G，用D2D簇的集合D和蜂窝用户的集合C分别表示二分图两组顶点，第j个D2D簇Dj可复用第i个蜂窝用户Ci的资源时，Dj和Ci之间有一条权重为△Ri,j的边，否则它们之间有一条权重为0的虚拟边，当CU数量M是D2D簇N的k倍，即M＝k*N时，将二分图顶点集“D”中的N个顶点扩展为k*N个顶点；当CU数量M不是D2D簇N的k倍，即M＝k*N+b，则将二分图顶点集“D”中的N个顶点扩展为(k+1)*N个顶点，且在蜂窝用户的集合C虚拟N‑b个顶点；然后利用匈牙利算法对二分图进行求解，得到的最优解用于资源分配。