的权重值F1 为：
[0123] 其中Ri是蜂窝用户i的瞬时传输速率，由蜂窝用户i在上一次调度反馈的CQI (Channel Quality Indicator，信道质量指不）决定，
[0124] 当有D2D对j复用蜂窝用户i的资源时，蜂窝用户i基于比例公平调度的权重值变为 F'^，通过如下公式计算：
[0127]通过如下公式计算蜂窝用户i的比例公平权重值AF1,
[0129] 步骤5包括：
[0130]当蜂窝网络内只存在单D2D对时，通过如下公式求出D2D对j的最佳复用候选蜂窝 用户P为
[0132]当蜂窝网络内有多个D2D对时，因为不同的D2D对可能与相同的蜂窝用户形成最佳 复用，此时资源分配的最优化问题转化为双方权重匹配问题，通过如下公式计算：
[0134] 其中，C'是D2D对集的所有可复用候选蜂窝用户的联合集，S是蜂窝用户集合的所 有可复用候选D2D对集的联合集，表示D2D对j是否和蜂窝用户i配对，值为0表示没有配 对，1表示配对。
[0135] 实施例一：
[0136] 本实施例基于LTE系统级仿真的eclipse平台，编程语言为C++语言。仿真参数设置 如图4所示。仿真系统的初始化流程如图5所示。
[0137] 从仿真图结果图6a和图6b可以看出，基于公平性的分配方案在蜂窝系统的公平性 和蜂窝系统的吞吐量方面都优于基于吞吐量的分配方案，且随着D2D对数的增加，这个优势 也愈发明显。因此，在保护蜂窝系统通信质量方面，本方案优于基于吞吐量的分配方案。
[0138] 实施例二：
[0139] 设定蜂窝网络系统处于满负荷状态的单小区中，系统中一共6个蜂窝用户和5个 D2D对，系统带宽为5个资源块，即5个信道，5个活动的蜂窝用户占据5个正交信道且无频谱 共享。
[0140]首先获得D2D对j发送端与蜂窝用户间的实际距离，如图7a所示。
[0141] 然后计算出当D2D对j复用蜂窝用户i的资源时，D2D对j发送端与蜂窝用户间至少 需保持的最小距离，如图7b所示。
[0142] 为每个D2D对j及其对应的候选蜂窝用户i计算系统吞吐量增益权重值，若不能复 用则设为-1000,如图7c所示，图中圈出的部分为按照本发明方法，选中配对复用资源的D2D 对和蜂窝用户。
[0143] 为每个D2D对j及其对应的候选用户i计算计算比例公平权重值，若不能复用则设 为1000，如图7d所示，图中圈出的部分为按比例公平权重值最小为最优原则，选中配对复用 资源的D2D对和蜂窝用户。
[0144] 图7e为D2D对i与蜂窝用户j采用最佳功率复用资源时，蜂窝用户的吞吐量。图中第 4行第1列、第2行第2列、第5行第3列、第1行第6列为采取基于公平性的资源分配方案时，所 能获得的蜂窝用户吞吐量；图中第1行第1列、第4行第2列、第2行第5列、第5行第6列为采取 基于吞吐量的资源分配方案时，所能获得的蜂窝用户吞吐量；图中第3行第4列表示基于公 平性的资源分配方案与基于吞吐量的资源分配方案选取了相同的D2D对和蜂窝用户复用资 源。
[0145] 结合图7c，7d，7e可以看出，基于公平性的分配方案在蜂窝系统的公平性和蜂窝系 统的吞吐量方面都优于基于吞吐量的分配方案。因此，在保护蜂窝系统通信质量方面，本方 案优于基于吞吐量的分配方案。
[0146] 本发明提供了一种提高含D2D通信的蜂窝网络公平性的方法，具体实现该技术方 案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进 和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以 实现。
【主权项】
1. 一种提高含D2D通信的蜂窝网络公平性的方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，对蜂窝网络中的每个D2D对j进行复用许可控制，为每个D2D对j建立可复用资源 的蜂窝用户候选集； 步骤2，删除不能接入蜂窝网络的D2D对j; 步骤3,对每个D2D对j和其蜂窝用户候选集中的蜂窝用户进行功率控制； 步骤4,计算每个D2D对j对应的蜂窝用户候选集中的蜂窝用户i的比例公平权重值Δ Fi, j ； 步骤5,以比例公平权重值最小为最优的原则，为每个D2D对j选择最佳蜂窝用户用于分 配复用资源。2. 根据权利要求1所述的一种提高含D2D通信的蜂窝网络公平性的方法，其特征在于， 步骤1包括如下步骤： 步骤1-1:获取D2D对集D中所有D2D对j发送端与蜂窝用户集C中所有蜂窝用户i之间的 距离，记为U, jRx，Rx表示D2D对j的发送端，j取值1~Μ，Μ为D2D对的总数，i取值1~N，N为蜂窝 用户的总数； 步骤1-2:通过如下公式计算D2D对j复用蜂窝用户i的资源时，D2D对j发送端与蜂窝用 户i间的最小距离其中，和&in分别表示蜂窝用户i和D2D对j的最小SINR需求，和分别表示蜂 窝用户和D2D对的最大传输功率，α表示路径损耗指数，gl,B表示蜂窝用户i和基站间的信道 增益，表示D2D对j的信道增益，表示从D2D对j的发送端到基站的干扰链路信道增益， 表示从蜂窝用户i到D2D对j的接收端的干扰链路信道增益，<4表示信道的高斯加性白 噪声功率步骤1-3,判断是否存在蜂窝用户i使得是否成立，如果存在，将该蜂窝用户 i存入该D2D对j的可复用候选集Rj。3. 根据权利要求2所述的一种提高含D2D通信的蜂窝网络公平性的方法，其特征在于， 步骤2包括： 删除D2D对集D所有可复用候选集Rj为空集的D2D对j。4. 根据权利要求3所述的一种提高含D2D通信的蜂窝网络公平性的方法，其特征在于， 步骤3包括如下步骤： 步骤3-1，判断D2D对j是否属于D2D对集D，D= {1，......Μ}，是则转入步骤3_2，否则结 束整个流程； 步骤3-2,判断蜂窝用户i是否属于D2D对j的可复用候选集心，是则转入步骤3-3,否则结 束整个流程； 步骤3-3，通过如下公式计算最优传输功率对(Pf, j:其中，Pf表示蜂窝用户i的最佳发送功率，ff表示D2D对j的最佳发送功率，Pf表示蜂窝 用户i的发送功率，Pf表示D2D对j的发送功率，5.根据权利要求4所述的一种提高含D2D通信的蜂窝网络公平性的方法，其特征在于， 步骤4包括： 对于蜂窝用户i，如果没有D2D对j复用其资源，其基于比例公平调度的权重值巧为：其中Ri是蜂窝用户i的瞬时传输速率，由蜂窝用户i在上一次调度反馈的CQI决定， 当有D2D对j复用蜂窝用户i的资源时，蜂窝用户i基于比例公平调度的权重值变为〗^, 通过如下公式计算：其弓通过如下公式计算蜂窝用户i的比例公平权重值af1>j:6.根据权利要求5所述的一种提高含D2D通信的蜂窝网络公平性的方法，其特征在于， 步骤5包括： 当蜂窝网络内只存在单D2D对时，通过如下公式求出D2D对j的最佳复用候选蜂窝用户f 为当蜂窝网络内有多个D2D对时，因为不同的D2D对可能与相同的蜂窝用户形成最佳复 用，此时资源分配的最优化问题转化为双方权重匹配问题，通过如下公式计算：其中，C'是D2D对集的所有可复用候选蜂窝用户的联合集，S是蜂窝用户集合的所有可 复用候选D2D对集的联合集，Pi, j表示D2D对j是否和蜂窝用户i配对，值为0表示没有配对，1 表示配对。
【专利摘要】本发明提出了一种提高含D2D通信的蜂窝网络公平性的方法。该方法是在基于吞吐量最大的分配方案的基础上，解决保护蜂窝系统公平性的问题。在本方案中，先采取和基于吞吐量最大的分配方案相同的方法为D2D用户进行接入许可控制并建立复用候选集，并对每个D2D对及其复用资源的蜂窝用户进行功率控制，再提出一个比例公平指数，作为判断的权重值，用于从每个可接入网络的D2D对的候选集中，选出其公平性被破坏最小的蜂窝用户，和该D2D对复用资源。再采用用户与D2D对的双向权重匹配法选出使得全部比例公平指数之和最小的最优解。
【IPC分类】H04W52/38, H04W72/04, H04W72/12
【公开号】CN105611644
【申请号】CN201610066624
【发明人】王斌, 孟琬婷, 王强, 石启良, 房磊, 黄毅
【申请人】江苏省邮电规划设计院有限责任公司, 南京邮电大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年1月29日