发明授权-2018108697248-一种蜂窝网络中D2D通信的资源分配算法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利

(10)授权公告号CN108924799B
(45)授权公告日2020.06.16
(21)申请号201810869724.8H04B17/382(2015.01)
(22)申请日2018.08.02H04B17/391(2015.01)
H04W72/10(2009.01)
(65)同一申请的已公布的文献号H04W72/04(2009.01)
申请公布号CN108924799A
审查员程佳丽
(43)申请公布日2018.11.30

(73)专利权人重庆大学
地址400044重庆市沙坪坝区沙坪坝正街
174号
(72)发明人吴玉成刘思含甘海华翟莎莎
刘小翠
(74)专利代理机构北京天奇智新知识产权代理
有限公司11340
代理人张学平
(51)Int.Cl.
H04W4/70(2018.01)权利要求书3页说明书11页附图4页
(54)发明名称
一种蜂窝网络中D2D通信的资源分配算法
(57)摘要
本发明涉及一种蜂窝网络中D2D通信的资源
分配算法，解决的是提升能效差的技术问题，通
过采用包括建立蜂窝网络D2D通信模型，定义约
束条件；采用基于改进的功率控制算法进行功率
控制，并从可复用集合中剔除不符合条件的用
户；包括计算功率分配闭合表达式为满
足约束条件的最优发射功率组合；其中，为
D2D用户m的最优发射功率，为蜂窝用户n的最
优发射功率；采用改进的匹配算法获得最佳信道
配对，得出满足约束条件的最优信道分配方案的
技术方案，较好的解决了该问题，可用于D2D通信
中。
CN108924799B
CN108924799B权利要求书1/3页

1.一种蜂窝网络中D2D通信的资源分配方法，其特征在于：所述资源分配方法包括：
步骤一，建立蜂窝网络D2D通信模型，定义蜂窝用户n的发射功率为D2D用户m的发射

功率为D2D用户m复用蜂窝用户n信道资源，定义约束条件，约束条件包括：一个蜂窝用
户的信道资源只被一个D2D用户复用，一个D2D用户只复用一个蜂窝用户信道资源，蜂窝用
户发射功率和D2D用户发射功率必须满足最大功率限制要求，蜂窝用户信干噪比和D2D用户
信干噪比不得小于最低信干噪比要求；
步骤二，采用基于改进的功率控制算法进行功率控制，并从可复用集合中剔除不符合
条件的用户；包括计算功率分配闭合表达式为满足约束条件的最优发射功率组

合；其中，为D2D用户m的最优发射功率，为蜂窝用户n的最优发射功率；
步骤三，采用改进的匹配算法获得最佳信道配对，得出满足约束条件的最优信道分配
方案；
所述步骤二包括：步骤1，根据约束条件中蜂窝用户信干噪比和D2D用户信干噪比不得
小于最低信干噪比要求，计算出蜂窝用户功率最低门限值和D2D功率最低门限值；

步骤2，计算蜂窝用户最佳发射功率其中为蜂

窝用户发射功率最小约束值，为蜂窝用户最大发射功率；
步骤3，利用LambertW函数计算D2D用户发射功率，如果蜂窝用户发射功率最小约束值
时，或蜂窝用户发射功率最小约束值时，或D2D用户发射功率最小约束值

时，或剔除对应的D2D用户；其中，为D2D用户的最大发射功率，

为D2D用户发射功率最小约束值；
所述改进的匹配算法为基于Gale-Shapley婚姻匹配的信道分配算法，利用基于Gale-
Shapley婚姻匹配的信道分配算法为已经分配功率的D2D用户合理分配信道资源；

步骤3包括：步骤A1，定义使用LambertW函数求出ψ在取最优

值；其中，w为LambertW函数，

步骤A2，根据步骤1中的的最大值约束条件和

的最小值约束条件计算出最优发射功率组合并计算出剔除条件；

其中，最大值约束条件为D2D用户m的最小值约束条件为

2
CN108924799B权利要求书2/3页

蜂窝用户n的最小值约束条件为

其中

步骤A1包括：令且t＞1，则计算出

对求导，令求出的导数大于0，即有

令ψn＝t-tlnt+2TP0-1，并对ψn求导得到导数

由于t＞1，导数成立，且ψn在t∈(1,+∞)上单调递减；

当t→+∞时ψn＜0，当t＝1时ψn＝2TP0大于零；计算出ψ在处取得最大值；

步骤A2包括：(1)如果最优发射功率组合为：

(2)如果最优发射功率组合为：

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CN108924799B权利要求书3/3页

(3)如果禁止对应D2D用户接入；
步骤三包括：步骤A，定义信道分配问题模型表示为：

步骤B，声明每个蜂窝用户和D2D用户的可用性，标记不能与D2D用户复用资源的蜂窝用
户；

步骤C，计算用户端的偏好序列，包括根据为每个D2D用户对计算偏好值，

依据偏好值确定期望匹配的蜂窝用户优先级列表；根据为计算蜂窝用户计

算偏好值，并确