一種d2d的資源分配的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線資源的分配，特別涉及D2D的無線資源的分配。
【背景技術(shù)】
[0002] 在無線通信技術(shù)的演進(jìn)中，D2D(DevicetoDevice)，即終端直通技術(shù)被提出以提 高無線通信系統(tǒng)的性能、提升用戶體驗(yàn)、擴(kuò)展蜂窩通信的應(yīng)用。在D2D通信中，用戶的終端 可同其他用戶的終端直接通信以避免用戶數(shù)據(jù)在蜂窩通信中需經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)來傳輸，此外 D2D用戶的終端之間進(jìn)行的協(xié)作使無線通信系統(tǒng)中的資源得以復(fù)用以提高系統(tǒng)資源的利用 率，并且D2D用戶的終端還可作為其他D2D用戶與網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)設(shè)施（例如，基站）進(jìn)行通信時(shí) 的中繼以利用其較優(yōu)的信道資源而達(dá)到提高通信數(shù)據(jù)的吞吐量的目的。
[0003] 而用戶終端的能量是有限，其無法無條件地為其他用戶的終端提供中繼。為解決 上述問題，一些現(xiàn)有技術(shù)提出了可為成為其他用戶終端的中繼的用戶終端提供積分獎(jiǎng)勵(lì)的 協(xié)作激勵(lì)系統(tǒng)。例如，在美國高通公司提出的公開號(hào)為CN104396339A的專利申請(qǐng)中，公開 了一種用于提供用于接入無線接入網(wǎng)絡(luò)的激勵(lì)協(xié)作系統(tǒng)的方法和裝置，其中被D2D協(xié)作的 主設(shè)備（即源用戶）或運(yùn)營商（或這兩者）根據(jù)輔助設(shè)備（即中繼用戶）因參與D2D協(xié)作 而消耗的能量向輔助設(shè)備提供一定量的積分獎(jiǎng)勵(lì)。
[0004] 為提升例如上述專利文件中參與D2D協(xié)作的中繼用戶的吞吐量，一些現(xiàn)有技術(shù)提 出了在由通信協(xié)議確定的調(diào)度周期內(nèi)提升參與D2D協(xié)作的用戶雙方的吞吐量的技術(shù)方案。 例如，在發(fā)表于2011年的電氣與電子工程師協(xié)會(huì)國際通信會(huì)議（IEEEICC)1-5頁標(biāo)題 為"FairandEfficientResourceSharingforSelfishCooperativeCommunication NetworksUsingCooperativeGameTheory"（利用合作博弈理論的自協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)的公 平且有效的資源分配）的學(xué)術(shù)論文中，提出了一種在一定的調(diào)度周期內(nèi)通過合理的通信資 源的分配使D2D協(xié)作的用戶雙方相互協(xié)作以提升用戶雙方的吞吐量的方法。
[0005] 然而，由于通過現(xiàn)有的通信協(xié)議確定的調(diào)度周期的時(shí)間相對(duì)較短，因而難以支持 參與D2D協(xié)作的用戶雙方輪流作為對(duì)方進(jìn)行通信時(shí)的中繼，特別是在時(shí)分多址下而用戶傳 輸?shù)臄?shù)據(jù)量較多的情況下。另外，在實(shí)際中普遍存在某些用戶長期處于較好的信道中的情 況，由此，此類用戶適合作為信道條件較差的用戶的中繼而無需其他用戶為其中繼，因而由 參與D2D的用戶雙方相互作為對(duì)方的中繼會(huì)造成通信資源的浪費(fèi)。此外，為調(diào)節(jié)用戶的終 端消耗的能量與用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率之間的關(guān)系，例如，有些用戶可能愿意多消耗一些能 量以換取更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，單從用戶的吞吐量（即，數(shù)據(jù)傳輸速率）的角度考慮的激勵(lì) 用戶協(xié)作的資源分配的方法，其無法靈活地調(diào)節(jié)用戶的終端的耗能與用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率 之間關(guān)系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種用于D2D的資源分配的方法及系統(tǒng)，包括：
[0007] 1)從發(fā)出資源分配的請(qǐng)求的用戶中篩選出源用戶與中繼用戶并將源用戶與中繼 用戶配對(duì)；
[0008] 2)根據(jù)在保障所述中繼用戶在協(xié)作時(shí)的能效不低于其在非協(xié)作時(shí)的能效的同時(shí) 使得系統(tǒng)效用函數(shù)取值最大的原則對(duì)所述中繼用戶與所述源用戶進(jìn)行資源分配，其中，所 述能效為用戶的吞吐量與其傳輸數(shù)據(jù)消耗的能量的比值。
[0009] 根據(jù)上述方法，其中，步驟2)包括如下步驟：
[0010] 對(duì)每名中繼用戶與源用戶進(jìn)行下列操作：
[0011] 21)窮舉搜索所述分配給中繼用戶的時(shí)間以找出使得該中繼用戶在協(xié)作時(shí)的能效 不低于其在非協(xié)作時(shí)的能效并且使得系統(tǒng)效用函數(shù)取值最大的一組分配給源用戶的時(shí)間、 分配給中繼用戶的時(shí)間及功率。
[0012] 根據(jù)上述方法，其中，步驟21)包括如下步驟：
[0013] 基于當(dāng)前分配給中繼用戶的時(shí)間，對(duì)每名中繼用戶與源用戶進(jìn)行下列操作：
[0014] 211)根據(jù)所述分配給中繼用戶的時(shí)間以確定使得中繼用戶在協(xié)作時(shí)的能效不低 于其在非協(xié)作時(shí)的能效的分配給中繼用戶的功率上限；
[0015] 212)根據(jù)所述分配給中繼用戶的功率上限以確定使得系統(tǒng)效用函數(shù)取值最大的 一組分配給源用戶的時(shí)間、分配給中繼用戶的時(shí)間及功率。
[0016] 根據(jù)上述方法，其中，所述系統(tǒng)效用函數(shù)可為使系統(tǒng)的吞吐量最大，或者使系統(tǒng)的 用戶公平性更好，或者可以兼顧吞吐量和用戶公平性的系統(tǒng)效用函數(shù)其中之一。
[0017] 根據(jù)上述方法，其中，步驟211)包括如下步驟：
[0018] 2111)將所述分配給中繼用戶的時(shí)間帶入能效等式中，其中所述能效等式為以分 配給中繼用戶的時(shí)間及功率為變量的所述中繼用戶在協(xié)作時(shí)的能效等于所述中繼用戶在 非協(xié)作時(shí)的能效；
[0019] 2112)將所述分配給中繼用戶的時(shí)間帶入功率等式中，其中所述功率等式為在協(xié) 作時(shí)分配給該中繼用戶的功率等于在非協(xié)作時(shí)分配給該中繼用戶的功率；
[0020] 2113)計(jì)算得出使得該能效等式與該功率等式成立的所述分配給中繼用戶的功率 上限。
[0021] 根據(jù)上述方法，其中，在協(xié)作時(shí)所述分配給源用戶的時(shí)間及所述分配給中繼用戶 的時(shí)間之和等于在非協(xié)作時(shí)分配給該源用戶的時(shí)間及分配給該中繼用戶的時(shí)間之和除以 與該中繼用戶協(xié)作的源用戶的數(shù)目。
[0022] 本發(fā)明還提供了一種用于D2D的資源分配的系統(tǒng)，包括：
[0023] 用于從發(fā)出資源分配的請(qǐng)求的用戶中篩選出源用戶與中繼用戶并將源用戶與中 繼用戶配對(duì)的裝置；
[0024] 用于根據(jù)在保障所述中繼用戶在協(xié)作時(shí)的能效不低于其在非協(xié)作時(shí)的能效的同 時(shí)使得系統(tǒng)效用函數(shù)取值最大的原則對(duì)所述中繼用戶與所述源用戶進(jìn)行資源分配的裝置， 其中，所述能效為用戶的吞吐量與其傳輸數(shù)據(jù)消耗的能量的比值。
[0025] 對(duì)比于提供積分獎(jiǎng)勵(lì)的協(xié)作激勵(lì)系統(tǒng)，本發(fā)明可提高參與D2D協(xié)作的中繼用戶的 能效，即可提高中繼用戶在消耗單位能量下的吞吐量。
[0026] 對(duì)比于在由通信協(xié)議確定的調(diào)度周期內(nèi)提升參與D2D協(xié)作的用戶雙方的吞吐量 的協(xié)作激勵(lì)系統(tǒng)，本發(fā)明僅令參與D2D的用戶中信道條件較好的用戶作為信道條件較差的 用戶的中繼，因而避免了通信系統(tǒng)難以支持參與D2D協(xié)作的用戶雙方輪流作為對(duì)方進(jìn)行通 信時(shí)的中繼的問題。另外，在本發(fā)明中，長期處于較好的信道中的用戶不被其他用戶協(xié)作， 因而避免了由此帶來的通信資源的浪費(fèi)。此外，本發(fā)明為從用戶的能效的角度考慮的激勵(lì) 用戶協(xié)作的資源分配的方法，其可靈活地調(diào)節(jié)用戶的終端的耗能與用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率之 間關(guān)系，例如，以多消耗一些用戶終端的能量來換取更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。
【附圖說明】
[0027] 以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說明，其中：
[0028] 圖1為蜂窩網(wǎng)絡(luò)與D2D網(wǎng)絡(luò)混合的無線通信系統(tǒng)的示意圖
[0029] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中D2D的資源分配的方法的流程圖。
[0030] 圖3為提高協(xié)作用戶的能效的資源分配的兩用戶模型的示意圖
[0031] 圖4為從能效角度激勵(lì)中繼協(xié)作的D2D的資源分配的方法的流程圖
[0032] 圖5為兩用戶模型下提高協(xié)作用戶的能效的資源分配的方法的流程圖
[0033] 圖