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Lambert W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Lambert W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:
(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,并确定期望匹配的D2D用户对优先级列表,优先级越高,表示与之匹配的蜂窝用户获得传输速率越高;标记不满足约束条件的D2D用户对并禁止将其纳入信道资源复用集合;
步骤C,应用Gale-Shapley算法找到最佳复用方式,步骤D,使用基于Gale-Shapley的信道分配算法,获得最佳信道配对,完成信道分配。
2.根据权利要求1所述的蜂窝网络中D2D通信的资源分配方法,其特征在于:改进的匹配算法包括:计算每个D2D用户对偏好值,依据偏好值确定期望匹配的蜂窝用户优先级列表,与列表中优先级越高的蜂窝用户复用信道,D2D用户对获得的能量效率越高;
计算蜂窝用户偏好值,确定期望匹配的D2D用户对优先级列表,优先级越高,表示与之匹配的蜂窝用户获得传输速率越高;
标记不满足条件的D2D用户对并禁止将其纳入信道资源复用集合,利用Gale-Shapley算法进行信道分配,找到最佳复用方式得到最优信道分配方案。