WO2015007058A1 - 同小区中蜂窝用户与d2d用户间频谱资源分配的方法 - Google Patents

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WO2015007058A1
WO2015007058A1 PCT/CN2013/089877 CN2013089877W WO2015007058A1 WO 2015007058 A1 WO2015007058 A1 WO 2015007058A1 CN 2013089877 W CN2013089877 W CN 2013089877W WO 2015007058 A1 WO2015007058 A1 WO 2015007058A1
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spectrum resources
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cellular
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PCT/CN2013/089877
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Inventor
田辉
陈楠楠
王智博
Original Assignee
无锡北邮感知技术产业研究院有限公司
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/16—Central resource management; Negotiation of resources or communication parameters, e.g. negotiating bandwidth or QoS [Quality of Service]
    • H04W28/18—Negotiating wireless communication parameters
    • H04W28/22—Negotiating communication rate

Definitions

  • the present invention relates to the field of wireless mobile communications, and provides a method for allocating spectrum resources between a cellular home and a D2D user in a same cell. Background technique
  • D2D Device-to-Device
  • D2D and cellular users mainly work in two modes: orthogonal resource multiplexing and non-orthogonal resource multiplexing.
  • D2D users work in non-orthogonal resource multiplexing mode
  • the spectrum utilization is high, but there is interference between the cellular and D2D links, especially in the case of high user density.
  • the orthogonal resource multiplexing mode the spectrum resource utilization rate is relatively low, but there is no interference between the D2D network and the cellular network, and the user transmission power can be appropriately reduced, and the green communication is more convenient.
  • T in order to make full use of each spectrum resource, there is a problem in how a D2D and a cellular user can reasonably allocate limited resources to both.
  • D2D communication is based on the cellular network
  • the current arrogance for this problem is that the cellular users do not directly allocate the remaining spectrum resources to the D2D users on the basis of the original cellular network, and do not perform the two. Distribution of spectrum resources.
  • Such an approach may cause cellular users to occupy the vast majority of spectrum resources, even exceeding their own transmission requirements; and D2D users are not able to achieve high levels due to insufficient allocation of spectrum resources, especially at high user densities.
  • For efficient D2D communication there is still much room for improvement in spectrum resource utilization.
  • the present invention provides a spectrum resource allocation between a cellular user and a D2D user in the same cell.
  • the method can maximize the total amount of spectrum resources allocated by D2D users while ensuring the transmission requirements of cellular users under the condition of limited spectrum resources.
  • the present invention is implemented by the following technical solution: a method for allocating spectrum resources between a cellular user and a D2D user in a same cell, characterized in that the method comprises : in the same cell, according to each cellular user The minimum transmission rate requires a constraint that the transmission rate of the user communication must be met;
  • a spectrum resource is allocated to the cellular user and the D2D user according to the optimal solution.
  • the problem that the certain spectrum resource is allocated to the cellular user and the D2D user under the constraint condition, and the total amount of the spectrum resource allocated by the D2D user is maximized is mathematically expressed.
  • a certain spectrum resource is allocated to the cellular user and the D2D user, and the problem that the total amount of the spectrum resource allocated by the D2D user is maximized is mathematically expressed, including the limit condition ⁇ x ⁇ ⁇ i.
  • the constraint comprises that each cellular user communicates with a transmission rate not less than a minimum transmission rate requirement of the user; the constraint is mathematically represented as where the resource block occupied by the user k is communicating.
  • the transmission rate, c k REC 3 ⁇ 4 indicates the minimum transmission rate requirement of user k.
  • the problem of converting the mathematically expressed problem into a Lagrangian dual problem equivalent to the problem comprises converting the problem into an equivalent Lagrangian dual problem with reference to the 0-1 knapsack problem model.
  • the solving the Lagrangian dual problem comprises solving the Lagrangian dual problem using a sub-gradient algorithm.
  • said allocating spectral resources to cellular users and D2D users in accordance with said optimal solution comprises causing an optimal solution X according to each group. p ⁇ Xk , k and ⁇ whose n value is equal to 1, to correspondingly allocate the resource block ⁇ to the user k.
  • the invention constructs a corresponding mathematical model for the problem of the allocation of a certain constraint condition ⁇ spectrum resource, and expresses the problem target and the constraint condition in a mathematical form, that is, transforms the actual problem into a mathematical problem; and then selects a mathematical problem model based on the mathematical problem model.
  • the Lange dual and sub-gradient algorithm solves the math problem, and the obtained solution represents the optimal allocation scheme of the spectrum resource allocation problem.
  • the spectrum resource can be realized under the condition of limited spectrum resources to ensure the honeycomb.
  • ⁇ The same as the transmission requirement of the household enables the total amount of spectrum resources allocated by the D2D user to be maximized.
  • the optimal allocation scheme can ensure the utilization of cellular communication quality while utilizing as much spectrum resources as possible for D2D communication, that is, allocating idle parts of the spectrum resources of the cellular users to D2D users. It is also used for D2D communication, which increases the utilization of spectrum resources, and also increases the system throughput, achieving better communication results.
  • FIG. 1 is a flowchart of a method for allocating spectrum resources between a cellular user and a D2D user in a same cell according to an embodiment of the present invention
  • Embodiments of the present invention provide a method for allocating spectrum resources between a cellular user and a D2D user in a same cell, and specifically solve the problem of spectrum resource allocation between a cell and a D2D in a D2D network.
  • the spectrum resource is divided into blocks, and each resource block and any other resource block are shown in FIG. 1.
  • the method provided in the embodiment of the present invention includes the following steps:
  • the constraint of the transmission rate of the user communication is set according to the minimum transmission rate requirement of each cellular user.
  • the constraint specifically refers to that required by each cellular user during communication.
  • the transmission rates can each reach at least a corresponding threshold, which is called the minimum transmission rate requirement, that is to say, the transmission rate of each cellular user is not small enough to meet the minimum transmission rate requirement of the user.
  • Each cellular user sets the specified value of the minimum transmission rate of the user according to its own service requirements, or 0 if not required.
  • Restriction 1 For each resource block, there can only be cases of allocation or no allocation, and no other allocation forms are allowed;
  • Restriction 3 The transmission rate when each user occupies a resource block for communication cannot be negative;
  • Restriction 4 For users in each cellular network, the transmission rate when communicating with the allocated resource blocks should be greater than or equal to the minimum transmission rate requirement.
  • the ke S represents a certain user set in the user set, and C represents a resource block set of the spectrum resource, and the ne C represents a resource.
  • Pi [x k J represents the allocation of all user resource blocks. Use S.
  • the objective function corresponds to the above objective
  • the constraint A corresponds to the above constraint 2
  • the constraint B corresponds to the above constraint 4
  • the constraint 1 corresponds to Vx kl! e ⁇ 0, 1 ⁇
  • the constraint 3 corresponds to Vc kn > 0 .
  • the problem has a similar model to the 0-1 knapsack problem.
  • the 0-1 backpack problem means that the backpack bears a fixed weight and maximizes its total share by selecting the total weight of the item within the agreed range.
  • ⁇ — C Q combines it with ⁇ ⁇ i, which can be expressed as a matrix: where the number of cellular users is the number of channels w
  • the transformation mode and the sub-gradient algorithm of the Lagrangian dual problem in the embodiment of the present invention are aimed at transforming the mathematical problem, so that it is easier to implement by the program in the computer, and improve the The processing efficiency of the problem, thereby saving the algorithm overhead and saving the energy consumption associated with this.
  • a binary value representation of the allocation scheme saves storage space and reduces the computational burden ; the secondary gradient used can be implemented directly in the program without further processing.
  • S5 Allocating spectrum resources to the cell and the D2D user according to the optimal solution. Whether or not the resource block is allocated to the user k is determined according to whether the value of 3 ⁇ 4n corresponding to each user k and each resource block 1 is 1, and all spectrum resources can be allocated according to the division of the resource block. That is to say, the resource block n is correspondingly assigned to the user k according to each group such that k and the value of the optimum solution X ⁇ , the value is equal to 1.
  • the optimal allocation under this problem is obtained, and the computer simulation results compared with the spectrum resource sharing are shown in Fig. 2.
  • the figure shows the relationship between the average system throughput of the proposed solution and the spectrum resource equalization scheme T and the number of D2D user pairs under the minimum transmission rate requirements of 2 Mbps and 3 Mbps, respectively. It can be seen that the implementation method of the present invention has a larger average system throughput than the average equalization allocation, especially in the case of a large number of D2D users.
  • the interference problem can be solved by the orthogonality of the resources used by it, and since there is no problem of interference, the power consumption can be further appropriately reduced on the basis of this, which is more conducive to the realization of green communication.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及无线移动通信领域，提供一种同小区中蜂窝用户与D2D用户间频谱资源分配的方法，具体包括：在同一小区中，根据每个蜂窝用户的最小传输速率要求设定该用户通信时的传输速率须满足的约束条件；将在所述约束条件下，将一定频谱资源分配给蜂窝用户和D2D用户，使D2D用户分配到的频谱资源总量最大化的问题在数学上表述；将在数学上表述的该问题转化为与该问题等价的拉格朗日对偶问题；解该拉格朗日对偶问题，得到该问题在数学上的最优解；根据所述最优解给蜂窝用户和D2D用户分配频谱资源。本发明可以实现在频谱资源有限的条件下，保证蜂窝用户传输需求的同时使D2D用户分配到的频谱资源总量最大化。

Description

同小区中蜂窝用户与 D2D用户间频谱资源分配的方法 技术领域
本发明涉及无线移动通信领域，提供一种同小区中蜂窝 ^户与 D2D用户间频谱资源分 配的方法。 背景技术
近年来， 随着移动设备和应 的增加， 涌现了大量的多媒体业务。但是在目前， 蜂窝 网络中的频谱资源利 率并不高，就是说在分配的频谱资源中，很大比例的资源处于空闲 状态， 这样就造成了很大程度的频谱资源浪费。 Device-to-Device (D2D, 设备-设备） 通 信针对这一问题，使同小区用户间直接建立通信，其信息传输过程可以通过复用蜂窝频谱 资源实现。 在蜂窝网络 T的 D2D网络的协助使用不仅减少了传输时延， 提高了链路质量， 同时还提高了频谱资源利用率。
D2D和蜂窝用户主要工作在两种模式： 正交资源复用和非正交资源复用。当 D2D用户 工作在非正交资源复用模式下时， 频谱利用率高， 但是蜂窝和： D2D链路间存在干扰， 在用 户密度很大的情況下尤其严重。 而在正交资源复用模式下时， 频谱资源利用率相对较低， 但是 D2D网络和蜂窝网络间没有干扰， 并且用户传输功率可以适当降低，更利干实现绿色 通信。但是这样的通信模式 T， 为充分利用每一份频谱资源， 就存在一个 D2D与蜂窝用户 之间如何将有限的资源合理地分配给两者的问题。
由于 D2D通信是基于蜂窝网络之上进行的，所以目前对于此问题的傲法仅仅是在原有 蜂窝网络基础上将蜂窝用户没有使 ]¾的剩余频谱资源直接分配给 D2D用户，并不对两者进 行频谱资源的分配。这样的做法可能会使蜂窝用户占有绝大多数的频谱资源，甚至超出其 自身的传输需求； 而 D2D用户由于分配不到足够的频谱资源，尤其是在用户密度很大的^ 候' 难以实现高效率的 D2D通信， 频谱资源利用率还存在很大的提升空间。
发明内容
(一） 解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供一种同小区中蜂窝用户与 D2D用户间频谱资源分配 的方法，可以实现在频谱资源有限的条件下，保证蜂窝用户传输需求的同时使 D2D用户分 配到的频谱资源总量最大化。
(二） 技术方案
为实现以上目的， 本发明通过以下技术方案予以实现 - 一种同小区中蜂窝用户与 D2D用户间频谱资源分配的方法,其特征在于，该方法包括 : 在同一小区中，根据每个蜂窝用户的最小传输速率要求设定该用户通信时的传输速率 须满足的约束条件；
将在所述约束条件下，将一定频谱资源分配给蜂窝 ffi户和 D2D用户， 使 D2D用户分配 到的频谱资源总量最大化的问题在数学上表述；
将在数学上表述的该 ^题转化为与该问题等价的拉格朗日对偶问题；
解该拉格朗日对偶问题， 得到该问题在数学上的最优解；
根据所述最优解给蜂窝用户和 D2D用户分配频谱资源。
优选地， 所述将在所述约束条件下， 将一定频谱资源分配给蜂窝用户和 D2D用户， 使 D2D用户分配到的频谱资源总量最大化的问题在数学上表述包括- 用?^; e {0J 中的 ¾,n==l和 ¾,Ώ==0分别表示用户 k是否占用资源块 用 S表示用户集， 所述 k e S代表用户集中的某个 ]¾户， 用 C表示所述频谱资源的资源块集， 所述 n e C代表 资源块集中的某个资源块； 用矩阵 Χ。ρί = [xkjJ表示对于所有用户资源块的分配情况。
优选地， 所述将在所述约束条件下， 将一定频谱资源分配给蜂窝用户和 D2D用户， 使 D2D用户分配到的频谱资源总量最大化的问题在数学上表述进一歩包括：用 So表示蜂窝用 户集， 所述 S。g S ; 所述使 D2D用户分配到得频谱资源总量最大化由
* ， X，
一
表示。 "
优选地，将在所述约束条件下，将一定频谱资源分配给蜂窝用户和 D2D用户，使 D2D 用户分配到的频谱资源总量最大化的问题在数学上表述进一歩包括限刺条件∑x^≤i。
优选地,所述约束条件包括每个蜂窝用户通信时的传输速率不小于该用户的最小传输 速率需求； 所述约束条件在数学上表示为 其中， ¾表示用户 k占用的资源块 ίΐ进行通信 的传输速率， ck REC¾示用户 k的所述最 小传输速率需求。
优选地，所述将在数学上表述的该问题转化为与该问题等价的拉格朗日对偶问题包括 参照 0-1背包问题模型将该问题转化为与其等价的拉格朗日对偶问题。 优选地， 所述解该拉格朗日对偶问题包括使用次梯度算法解该拉格朗日对偶问题。 优选地，所述根据所述最优解给蜂窝用户和 D2D用户分配频谱资源包括根据每一组使 最优解 X。p^Xk,n值等于 1的 k和 η, 来对应地将资源块 η分配给用户 k。
(：≡) 有益效果
本发明至少具有如下的有益效果：
本发明对一定约束条件 Τ频谱资源的分配问题构建了相应的数学模型，将问题的目标 和约束条件都以数学形式表述， 即把实际问题转化成了数学问题；继而根据数学问题模型 采 拉格朗日对偶法和次梯度算法解该数学 题，得到的解即代表了该频谱资源分配问题 的最优分配方案，按照此分配方案分配频谱资源就可以实现在频谱资源有限的条件下，保 证蜂窝 ^户传输需求的同 ^使 D2D用户分配到的频谱资源总量最大化。
相较于其他任意的分配方式，该最优分配方案在确保蜂窝通信质量的同时可以使尽量 多的频谱资源利用于 D2D通信， 也就是把蜂窝用户的频谱资源中空闲部分分配给了 D2D 用户， 并用于 D2D通信， Α而增加了频谱资源利用率， 同时也增大了***吞吐量， 达到了 更优的通信效果。
当然， 实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技 术描述中所需要使用的付图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的跗图是本发明的 一些实施例， 对干本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据 这些 i 图获得其他的附图。
图】是本发明一个实施例中一种同小区中蜂窝用户与 D2D用户间频谱资源分配的方法 流程图；
图 2是本发明一个实施例中的计算机仿真图， 对比了本分配方案与简单的频谱资源均 分下平均***吞吐量， 并显示了其与 D2D用户对数量的关系。 具体实施方式 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发明实施例中的 ^图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是本 发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。 实施例：本发明实施例提供了一种同小区中蜂窝用户与 D2D用户间频谱资源分配的方 法， 具体解决在 D2D网络下蜂窝与 D2D之间的频谱资源分配问题。
在此网络模型下，同一小区中蜂窝网络中的用户和 D2D网络中的用户使用彼此正交的 频谱资源。出于最大化频谱利用率和***网络吞吐量的目的，频谱资源分配方案需要在有 限的频谱资源下，保证蜂窝网络传输需求，同时使 D2D网络分配到的频谱资源总量最大化, 这就是本发明实施例需要解决的问题。
本发明实施例中，把频谱资源按块进行划分，每个资源块与其他任意一个资源块都彼 参见图 1 , 本发明实施例提出的方法包括以下步骤：
Sb 在同一小区中， 根据每个蜂窝用户的最小传输速率要求设定该用户通信时的传 输速率须满足的约束条件- 本发明实施例中，约束条件具体指每个蜂窝用户在通信时所需要的传输速率至少能各 自达到一个相应的阈值，称为最小传输速率需求，也就是说每个蜂窝用户通信时的传输速 率不小干该用户的最小传输速率需求。每个蜂窝用户会根据自身的业务要求设定该用户的 最小传输速率的规定值， 若没有要求则为 0。
S2: 将在所述约束条件下， 将一定频谱资源分配给蜂窝用户和 D2D用户， 使 D2D用户 分配到的频谱资源总量最大化的问题在数学上表述；
本发明实施例在所述约束条件下， 将一定频谱资源分配给蜂窝用户和 D2D用户， 使 D2D用户分配到的频谱资源总量最大化的问题，可以等价地表述成一个目标和几个限制条 件， 即在数学上表述该问题：
目标： 给蜂窝网络中的用户分配总量尽量少的频谱资源；
限制条件 1 : 对于每个资源块， 只能存在分配或不分配的情况， 而不允许出现其他分 配形式；
限制条件 2: 每个资源块至多只能分配给 ·个 ]¾户；
限制条件 3: 每个用户占用资源块进行通信时的传输速率不能为负；
限制条件 4: 对于每个蜂窝网络中的用户， 其在占用所分配到的资源块进行通信时的 传输速率应大于等于所述最小传输速率需求。
为将该 题在数学上完整表述， 须将每个量均用数学形式表示- 用¾1^ {0,1}中的 ¾11=1和 Xk^O分别表示用户 k是否占用资源块 ffis表示用户集， 所述 k e S代表用户集中的某个 ]¾户， 用 C表示所述频谱资源的资源块集， 所述 n e C代表资源 块集中的某个资源块； 用矩阵 X。pi =[xkJ表示对于所有用户资源块的分配情况。用 S。表示 蜂窝用户集，所述 SU ^S:用 11表示用户 k占用的资源块 n进行通信时的传输速率； 用^1^ 表示用户 k的所述最小传输速率需求， 由传输速率的最低要求决定， 无要求时为 0。
丛而该 1¾]题在数学上对应的完整表述为- 目标函数: 0Ft - arg min J ∑ k>n； 限制条件 A: J kii <1 , Vn G C； 限制条件 B: ∑^κΑ> >^ f 该式中 VkeSQ， c^, > 0； 其中， Vxkn G {0,1} , W e C e S。
目标函数对应上文的目标， 限制条件 A对应上面的限制条件 2, 限制条件 B对应上面的 限制条件 4, 限制条件 1对应 Vxkl! e {0,1}， 限制条件 3对应 Vckn > 0。
此问题中， 因为.只需使 D2D用户分配到的频谱资源总量最大即可， 并不涉及对每个 D2D用户的资源分配， 故在数学形式中对 S中所有非蜂窝用户都不进行资源分配， 对应的 但对每 ·个资源块 扔需满足每个资源块至多.只能分配给一个用户的限制条件。
S3: 将该问题转化为与其等价的拉格朗日对偶 题；
可见该 题和 0-1背包问题有相似的模型。 0-1背包问题指： 背包承受重量固定， 通过 选择总重量在约定范围内的商品最大化其总的份值。
ϊΐίΆΆθ'Χ
AX < b
Xj - {0， 1} " ,X^[xvx2,..., xn ] 表示商品；的价值， X表示商品选择矩阵， ^6分配表示商品重量以及背包重量限 针对该背包 1¾]题， 对约束^≤6进行松弛， 并引入对偶变量 , 则其拉格朗日对 偶 1¾]题表示如下：
目标函数： aig(w， 其中：
g ( u )：::： min |θτ X + ¾T ( AX -- b) X e {(), 1} " u 1 b -V m < ( Θ + A Ύ u\ X 本问题中， 将其应于传输速率限制下的资源分配。 其中， Θ各元素值 （即每个信道 的价值） 设定为 1， 限制条件 A和: B对应于背包中的重量限制 ΑΧ ίί ό如下：
<— C Q 将之与∑ ≤i结合， 可以矩阵表示如下： 其中蜂窝用户数量为 信道数量为 w
Figure imgf000008_0001
ooo..(-Cjn) 000+ 2) . 5 」
其中
[
Figure imgf000008_0002
由于用户频谱资源分配问题的对偶间隙为 0， 也就是说该拉格朗日对偶问题与原问题 等价， 因而其最优目标解可通过求解上述拉格朗日对偶问题得到。
S4: 解该拉格朗日对偶问题， 得到该 ^题在数学上的最优解。
使用次梯度算法， 其表述如下- 首先假定初始二进制值 (上标 /表示算法递归次数， 初始 / = G ) ， 并根据公式 (5)
Figure imgf000008_0003
0, 则算法停止重复， 最优解就是 x , 否则， 按照如下更新二进制数值 其中^ maX{0,[ + (l/ - /) /„。 重复以 上步骤， 直到 即可求得最优化的分配 。
在解方程的方式上，本发明实施例采用拉格朗日对偶问题的转化方式和次梯度算法的 目的在于， 将该数学问题加以转化， 使其更容易在计算机中由程序实现， 提高对该 题的 处理效率， 从而节省了算法开销、节省了与此相关的能源消耗。 比如以二进制数值表示分 配方案节省了存储空间减轻了计算负担 ;所使用的次梯度可以直接在程序中实现而无需进 一步的处理。
S5: 根据所述最优解给蜂窝 ^户和 D2D用户分配频谱资源。 根据每个用户 k和每个资源块 ι对应的 ¾n的值是否为 1确定是否给用户 k分配资源块 而可以将全部频谱资源按照资源块的划分进行分配。 也就是说， 根据每一组使最优解 X ^中 ¾,值等于 1的 k和 来对应地将资源块 n分配给用户 k。
由此得到了该问题下的最优化分配,其对比于频谱资源均分的计算机仿真结果参见图 2。 图中分别标明了 2Mbps和 3Mbps最低传输速率要求下的， 本发明实施倒所提出方案和 频谱资源均分方案 T的平均***吞吐量与 D2D用户对数量的关系。可见， 本发明实施倒的 分配方法方案相较于一般的均分分配有着更大的平均***吞吐量，尤其在 D2D用户对数量 很大的日 ί候尤其明显。
而且不难预见，在一定范圈内的 D2Dffl户对超出一定数值时，非正交资源复用模式下 的 D2D与蜂窝用户之间的干扰会非常严重，此时采用正交资源复用模式不仅可以由其使用 资源的正交性解决千扰问题，而且由于没有了千扰问题，可以在此基础上进一步适当减小 其使用功率， 更有利于绿色通信的实现。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或 者操诈与另一个实体或操作区分幵来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任 何这种实际的关系或者顺序。而且， 术语 "包括" 、 "包含"或者其任何其他变体意在涵 盖非排他性的包含， A而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些 要素， 而且还包括没有明确列出的其他要素， 或者是还包括为这种过程、 方法、物品或者 设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下， 由语句 "包括一个…… " 限定的要素， 并 不排除在包括所述要素的过程、 方法、 物品或者设备中还存在另夕卜的相同要素。
以上实施倒仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本 发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施 ^所 记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换:而这些修改或者替换, 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施倒技术方案的精神和范围。

Claims

权利要求书
1、 一种同小区中蜂窝用户与 D2D用户间频谱资源分配的方法， 其特征在于， 该方法 包括：
在同一小区中，根据每个蜂窝用户的最小传输速率要求设定该用户通信时的传输速率 须满足的约束条件；
将在所述约束条件 T，将一定频谱资源分配给蜂窝 户和 D2D用户， 使 D2D用户分配 到的频谱资源总量最大化的问题在数学上表述；
将在数学上表述的该问题转化为与该问题等价的拉格朗日对偶问题；
解该拉格朗日对偶问题， 得到该问题在数学上的最优解；
根据所述最优解给蜂窝用户和 D2D用户分配频谱资源。
2、根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述将在所述约束条件下， 将一定频谱 资源分配给蜂窝用户和 D2D用户，使 D2D用户分配到的频谱资源总量最大化的问题在数学 上表述包括- 用?^; e {0J 中的 xk,n==l和 ¾^:=0分别表示用户 k是否占用资源块 用 S表示用户集， 所述 k e S代表用户集中的某个 ]¾户， 用 C表示所述频谱资源的资源块集， 所述 n e C代表 资源块集中的某个资源块； 用矩阵 Χ。ρί = [xkjJ表示对于所有用户资源块的分配情况。
3、 根据权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 所述将在所述约束条件下， 将一定频 谱资源分配给蜂窝用户和 D2D用户，使： D2D用户分配到的频谱资源总量最大化的问题在数 学上表述进一步包括： 用 So表示蜂窝用户集， 所述 S。g; S ; 所述使 D2D用户分配到得频谱 资源总量最大化 ώ
Xopt - argmm ^ J xk i; 表示。
4、 根据权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 所述将在所述约束条件下， 将一定频 谱资源分配给蜂窝用户和 D2D用户，使 D2D用户分配到的频谱资源总量最大化的问题在数 学上表述进一歩包括限制条件 ≤i。
5、根据权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 所述约束条件包括每个蜂窝用户通信^ 的传输速率不小于该 户的最小传输速率需求； 所述约束条件在数学上表示为
∑x ck!E - ckL
其中， ck>n表示用户 k占用的资源块 11进行通信 的传输速率， ck REC¾示用户 k的所述最 小传输速率需求。
6、 根据权利要求〗至 5其中任意一项所述的方法， 其特征在于， 所述将在数学上表述 的该问题转化为与该问题等价的拉格朗日对偶问题包括参照 0-1背包问题模型将该问题转 化为与其等价的拉格朗日对偶问题。
7、 根据权利要求 1至 5其中任意一项所述的方法， 其特征在干， 所述解该拉格朗日对 偶 1¾]题包括使用次梯度算法解该拉格朗日对偶问题。
8、根据权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述最优解给蜂窝 ¾户和 D2D 用户分配频谱资源包括根据每一组使最优解 Χ。ρίΦ¾,值等于 1的1^和11，来对应地将资源块 n 分配给 ^户11。
PCT/CN2013/089877 2013-07-16 2013-12-18 同小区中蜂窝用户与d2d用户间频谱资源分配的方法 WO2015007058A1 (zh)

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