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专利号: 202010185087X
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种适用于可伸缩视频的D2D资源分配方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:S1、根据蜂窝用户和D2D用户的最小SINR要求和功率限制,筛选出满足接入条件能够复用蜂窝用户频谱的D2D用户;

S2、对于满足接入条件的蜂窝用户和D2D用户的组合,组合内的蜂窝用户和D2D用户均遍历所有视频层,包括遍历基础层和不同增强层;

S3、根据蜂窝用户和D2D用户传输的视频层数分别得到所需的最小传输速率要求,从而分别计算出蜂窝用户和D2D用户传输不同数目的视频层所需的最小发送功率表示为:其中, 表示蜂窝用户i传输x层视频层所需的发送功率, 表示D2D用户j传输y层视x

频层所需的发送功率;ri表示蜂窝用户i传输x层视频层所需的最小传输速率要求; 表示D2D用户j传输y层视频层所需的最小传输速率要求;N0表示噪声功率;W表示一个蜂窝用户的频谱带宽;hj,j′表示D2D用户j发送端到接收端的信道增益,hj,B表示D2D用户j发送端到基站的信道增益,hi,B表示蜂窝用户i到基站的信道增益,hi,j′蜂窝用户到D2D用户j的接收端的信道增益;

S4、计算出所有满足最小发送功率限制的D2D用户复用蜂窝用户频谱的收益和,进而得到最大收益和及此时的功率分配;

S5、将蜂窝用户的最大增益与D2D用户复用蜂窝用户频谱二者产生的最大收益和进行比较,删除不能提供有效增益的复用;

S6、根据D2D用户复用蜂窝用户频谱二者产生的最大收益及D2D用户未复用时单纯蜂窝用户的最大收益来计算增益形成增益矩阵;

S7、采用KM算法对所述增益矩阵进行求解,使得D2D用户获得最优的频谱分配及功率分配。

2.根据要求1所述的一种适用于可伸缩视频的D2D资源分配方法,其特征在于:所述步骤S1中满足接入条件能够复用蜂窝用户频谱的D2D用户包括:S11、根据蜂窝用户和D2D用户的最小SINR要求,分别计算出满足SINR要求的蜂窝用户和D2D用户最小发送功率;

S12、判断满足SINR要求的蜂窝用户和D2D用户的最小发送功率是否满足功率限制;

S13、若满足功率限制,则D2D用户具备复用蜂窝用户频谱的可能性,即该D2D用户满足接入条件能够复用蜂窝用户频谱;否则该D2D用户不能复用蜂窝用户频谱。

3.根据要求2所述的一种适用于可伸缩视频的D2D资源分配方法,其特征在于:所述步骤S1中满足SINR要求的蜂窝用户和D2D用户最小发送功率的公式包括:c

其中, 表示蜂窝用户的最小SINR要求; 表示D2D用户的最小SINR要求,Pi表示满足SINR要求的蜂窝用户i的最小发送功率, 表示满足SINR要求的D2D用户j的发送功率,N0表示噪声功率,hj,j′表示D2D用户j发送端到接收端的信道增益,hj,B表示D2D用户j发送端到基站的信道增益,hi,B表示蜂窝用户i到基站的信道增益,hi,j′蜂窝用户到D2D用户j的接收端的信道增益, 为0表示不存在满足最小SINR要求的功率分配,D2D用户j不能复用蜂窝用户i的频谱接入网络。

4.根据要求3所述的一种适用于可伸缩视频的D2D资源分配方法,其特征在于:所述步骤S1中蜂窝用户和D2D用户的功率限制表示为:其中, 表示蜂窝用户最大发送功率, 表示D2D用户的最大发送功率。

5.根据要求1所述的一种适用于可伸缩视频的D2D资源分配方法,其特征在于:所述步骤S2中遍历基础层和不同增强层的具体过程包括:将视频流数据划分为一个基础层和多个增强层;

视频层按照顺序,从基础层到增强层、从低层到高层依次叠加,每叠加一层视频都具有不同的收益,该收益为叠加到该层的视频质量或者传输速率;

计算蜂窝用户传输x层视频层,D2D用户传输y层视频层,所需的最小发送功率,1≤x,y≤k,其中k为总视频层数,包括基础层和增强层;

当传输视频层所需的最小发送功率满足约束条件,则计算蜂窝用户传输x层视频以及D2D用户传输y层视频的收益之和;

若当前的收益之和大于最大收益和,则将当前的收益之和替换最大收益和,并保存当前的功率分配情况;

遍历x,y的所有可能取值的组合,得出最优的收益及功率分配。

6.根据要求1所述的一种适用于可伸缩视频的D2D资源分配方法,其特征在于:所述步骤S4中最大收益和的计算方式包括计算所有满足功率限制的情况的收益和,进而得到最大收益和;对于蜂窝用户i,传输的视频从基础层到每一视频层所需的最小传输速率集合为R

1 2 k

{ri ,ri …ri},每一层对应的视频质量作为收益为 对于D2D用户j,传输的视频从基础层到每一视频层所需的最小传输速率集合为 每一层对应的视频质量作为收益为 收益和即为蜂窝用户i在x视频层的收益与D2D用户j在y视频层的x

收益的收益之和;ri 表示蜂窝用户i传输从基础层到x视频层所需的最小传输速率要求;

表示蜂窝用户i传输从基础层到=x视频层的收益; 表示D2D用户j传输从基础层到y视频层所需的最小传输速率要求;表示D2D用户j传输从基础层到y视频层的收益;x,y∈{1,

2,...,k};k表示视频层层数。

7.根据要求1所述的一种适用于可伸缩视频的D2D资源分配方法,其特征在于:所述步骤S5中删除不能有效提供增益的蜂窝用户包括令D2D用户j复用蜂窝用户i的频谱,计算出二者的最大收益和为 当没有D2D用户复用蜂窝用户i的频谱时,蜂窝用户i的最大收益max

为Ti ,如果 则D2D用户复用蜂窝用户i不能提供有效增益,D2D用户j不应复用蜂窝用户i的频谱,则删除该复用。

8.根据要求1所述的一种适用于可伸缩视频的D2D资源分配方法,其特征在于:所述步骤S6中的增益矩阵表示为:

其中, 表示D2D用户j复用蜂窝用户i的频谱产生的最大收益和相对于蜂窝用户i的本身收益的增益;当D2D用户j不能复用蜂窝用户i的频谱时 为0;M表示D2D用户的总数;N表示蜂窝用户的总数。

9.根据要求8所述的一种适用于可伸缩视频的D2D资源分配方法,其特征在于:所述步骤S7中采用Kuhn‑Munkres算法对所述增益矩阵进行求解包括:对增益矩阵中进行调整,若M和N相等,则蜂窝用户和D2D用户分别代表二部图的两部分,增益即为边权,直接运行Kuhn‑Munkres算法,若M和N不等,则添加虚拟用户使蜂窝用户总数与D2D用户总数相等,即对增益矩阵补零使其成为方阵,然后运行Kuhn‑Munkres算法,求解出最优的频谱分配。