【技术领域】
[0001] 本
发明涉及通信技术的技术领域，特别是一种基于K-means的全双工D2D分簇资源分配的方法。【背景技术】
[0002] 近年来，智能手机的兴起与迅猛发展深刻改变了人类的沟通、交流和娱乐方式。
云计算、
物联网及多媒体等无线应用的广泛使用，为高速、高效的无线通信技术提供了更好的平台。5G是面向2020年后信息通信需求而发展的下一代移动通信系统。它具有更高的
频谱利用率和传输速率，在传输时延、QoS感受、接入链路数目和安全等性能上也将得到显著提升。
移动通信终端直通通信技术是移动通信领域中的一个研究热点。D2D是指相邻的终端可以在近距离范围内通过直连链路进行数据传输，而不需要通过中心
节点进行转发。在这种情况下，基站只发送一些控制信息，大大减轻了基站的负荷。而D2D用户可以有效复用经网络授权的无线资源，从而提升无线频谱的复用率，扩大异构蜂窝网络的吞吐量和
覆盖范围。在全双工模式下，由于允许用户同时同步收发
信号，双倍地增高了频谱效益。该技术能够大幅度提升无线传输速率，有着巨大的技术优势和应用前景，是未来5G通信的备选方案之一。
[0003] 在同一蜂窝小区下，信道资源被D2D通信与蜂窝用户同时复用，因此，D2D通信技术在带来便利的同时也带来了同频干扰等问题。当用户数量增加，彼此之间的干扰也会随之上升，网络容量优化和功率分配问题也随之产生，从而导致整个系统的功耗也随之增加。在异构网络中，有两种资源分配方案：一种是局部资源分配(固定小区服务用户的资源和自适应调节D2D对的资源分配)，另一种是全局资源分配(小区服务用户和D2D对联合分配资源)。由于D2D通信对相互之间竞争或合作地共享资源，所以它们个体或团体的行为符合博弈论的内在性质，可以利用其有效地建模和分析。
[0004] D2D通信技术与
认知无线电技术(Cognitive Radio,CR)结合可以有效地降低干扰。认知无线电技术通过与外界环境的交互而进行多维度频谱探测，能够实时与周环境进行交互，能够
感知到接收的干扰，并对干扰予以判断，为认知用户选择最合适通信的频段，在不对主用户造成干扰的情况下，实现与主用户的频谱共享。如何统筹管理小区频谱资源，合理确定各设备的通信功率，最大限度地减少设备间干扰，成为D2D进入实用化阶段的主要
瓶颈。现提出一种基于K-means的全双工D2D分簇资源分配的方法。【发明内容】
[0005] 本发明的目的就是解决
现有技术中的问题，提出一种基于K-means的全双工D2D分簇资源分配的方法，能够消除D2D对对基站、D2D对之间以及CU用户对D2D对的干扰，对分好簇的D2D对进行CU资源
块分配，通过计算将最优资源块分配给D2D，可提高系统总体效能。
[0006] 为实现上述目的，本发明提出了一种基于K-means的全双工D2D分簇资源分配的方法，具体包括如下步骤：
[0007] S1.D2D用户对通信限制区域划定：划定一个D2D通信限制区域，在该区域内认为D2D对对基站的干扰很大，而在该区域外认为D2D对对基站的干扰可忽略，当基站接收到D2D链接建立
请求时，基站首先判定D2D的发射端是否在D2D通信限制区域内，如果是则禁止D2D链接的建立；
[0008] S2.蜂窝用户被限制复用区域：当D2D用户和蜂窝用户使用相同上行资源时，CUj会对D2Di，rx接收信号产生干扰，并且CUj和D2Di，rx之间距离越近，干扰就越大，划定蜂窝用户被限制复用区域来减少这类干扰，所述CUj为第j个蜂窝用户，所述D2Di，rx为第i对D2D用户的接收端；
[0009] S3.系统模型建立：为满足用户的QoS请求，必须保证D2D用户的蜂窝用户达到各自的最小SINR，所述SINR为信号与干扰加噪声比；并且只有同时满足保证蜂窝用户和D2D用户满足其自身的QoS需求这两个条件的D2D才可以被接入网络，其中，蜂窝用户和D2D用户的发射功率不应超过各自的最大发射功率；
[0010] S4.D2D对分簇解决D2D对相互间的干扰问题：对D2D用户对进行分簇处理，认为同一个簇中的D2D对相互间干扰可忽略，可以对同一个CU的资源进行复用，计算出各个D2D对之间的距离，D2D对之间的距离越近，则干扰越大，D2D对之间的距离值跟干扰值成反比；以距离值的倒数作为干扰值的表征，形成D2D对的干扰值矩阵，再利用K-means聚类的方法根据干扰值矩阵进行D2D对分簇；
[0011] S5.QoS保证下的D2D用户簇的资源分配：资源分配阶段需对每个簇中的D2D用户进行筛选，只有既能满足D2D自身的QoS请求，同时又能保证对蜂窝用户的正常通信不造成影响的D2D对才能最终接入网络；以throughputRj值表征每个簇在每个RB上达到的吞吐量，最终构建出一个以簇数和RB数为维度的二维throughputRj矩阵，根据构建的矩阵，为每个簇合理分配资源。
[0012] 作为优选，在蜂窝系统模型中以BS为基站，第i个D2D用户对D2Di复用第j个蜂窝用户CUj的上行资源，D2D对发射端D2Di，tx到基站的信道增益，以及CUj到D2Di，rx的信道增益分别表示为:
[0013]
[0014]
[0015] 其中，K和α分别是由蜂窝系统环境所决定的路损常数和路损指数；di，B是D2Di，tx到基站的距离，di，j是CUj到D2Di，rx的距离；δi，B是D2Di，tx到基站服从指数分布的快衰落增益；δi，j是CUj到D2Di，rx服从指数分布的快衰落增益；ξi，B是D2Di，tx到基站服从对数分布的慢衰落增益；ξi，j是CUj到D2Di，rx服从对数分布的慢衰落增益；
[0016] 所述步骤S1中设 为D2D用户的最大发射功率，Id，B表示D2D用户对对基站的干扰
门限值，Id，B由蜂窝小区根据长期观测得出，则必须满足：
[0017]
[0018] 联合式(1)和式(3)求解可得D2D通信限制区域的半径R1:
[0019]
[0020] D2D通信限制区域就是以基站BS为圆心，R1为半径的圆形区域。
[0021] 作为优选，所述步骤S2中设 表示蜂窝用户的最大发射功率，Ic，d表示蜂窝用户对D2D用户干扰的门限值，则蜂窝用户对D2D用户的干扰必须小于这个门限值，否则D2D用户也不能正常进行通信，满足公式
[0022]
[0023] 其中，Ic，d由蜂窝小区长期观测决定；联合式(2)和式(5)可以计算出蜂窝用户被限制复用区域半径R2:
[0024]
[0025] 蜂窝用户被限制复用区域是以D2Di，rx为圆心，R2为半径的圆形区域，在这个区域内的蜂窝用户不会被D2D对选择为潜在的复用对象。
[0026] 作为优选，所述步骤S3中对小区m中的设备k而言，该设备通信时的SINR为：
[0027]
[0028] 其中，PR(m，k)＝PT(m，k)·GT(m，k)，表示设备k接收到小区m的有效信号强度，PT(m，k)为基站每个RB的发射功率，GT(m，k)是基站与设备间的信道增益；I(m，k)为来自其他设备的干扰之和；
[0029] 则系统目标应为最大化系统吞吐量：
[0030]
[0031]
[0032]
[0033]
[0034]
[0035] 其中， 和 分别表示蜂窝用户和D2D用户的实际SINR； 和 分别表示蜂窝用户j和D2D用户i的实际发射功率；hcj，B表示蜂窝用户J和基站之间的信道增益，其模型为128.1+37.6·lgD，其中D表示蜂窝用户和基站之间的距离，以km为单位；hdi，di，hdl，di，hcj，di，hdi，cj表示用户之间的信道增益，其模型为10·lgD4，其中D表示两用户之间的距离，以m为单位；xi，j为一个二进制值，若用户i和用户j共享相同的资源，则xi，j＝1，否则为0；
和 分别为蜂窝用户和D2D用户正常通信时需达到的最小
信噪比，上述目标函数表示最大化整个系统的吞吐量，前两个受限条件(1a)(1b)保证蜂窝用户和D2D用户满足其自身的QoS需求，只有同时满足这两个条件的D2D才可以被接入网络；后两个受限条件(1c)(1d)表示蜂窝用户和D2D用户的发射功率不应超过各自的最大发射功率。
[0036] 作为优选，所述步骤S4中设D2D设备总数为Nue，则所有D2D设备记为X＝(x(i)，i＝1，2，...，Nue)；分簇后形成KC个簇，记作C＝{c(j)，j＝1，2，...，KC}；具体
算法过程为：
[0037] S4.1随机选取KC个初始分簇中心，记作U＝{u(j)，j＝1，2，...，KC}；
[0038] S4.2计算各个样本间的距离，使用距离值的倒数形成干扰值矩阵，将样本加入与其干扰值最小的那个中心的簇中；
[0039] S4.3计算簇c(j)内各点到其相应簇中心u(j)的距离平方和以及总距离平方和：
[0040]
[0041]
[0042]
[0043] 根据最小二乘法和拉格朗日原理，簇中心u(j)应取对应簇c(j)内各样本点的均值；
[0044] S4.4按照以上步骤进行
迭代并更新簇，直到J(C)收敛即得到最小值，迭代结束；
[0045] S4.5输出：迭代结束后，输出分簇后的KC个簇中心 的空间坐标以及每个簇中包含了哪些D2D设备。
[0046] 作为优选，所述步骤S5中采用的资源共享模式为：蜂窝用户已事先分配好资源，且每个蜂窝用户占用一个RB，单个D2D簇可以复用多个蜂窝用户的频谱资源，而一个蜂窝频谱资源只能被一个簇复用；下面用矩阵Y＝[ykn]表示信道分配情况，元素ykn＝1表示信道n分配给D2D簇k，否则等于0；满足分配方式Yopt使得整个系统的吞吐量最大化，即：
[0047]
[0048] 其中，Rkn表示簇k在RBn上的
数据速率。
[0049] 本发明的有益效果：本发明通过首先提出了D2D通信限制使用区域和D2D用户限制复用蜂窝用户区域的概念，以降低资源分配的复杂度和干扰强度。其次，根据D2D对之间的干扰程度，利用K-means算法进行分簇，以消除D2D对之间的干扰。再次，在满足蜂窝用户和D2D用户各自QoS的前提下，改进资源分配算法，以最大化系统吞吐量。
[0050] 本发明的特征及优点将通过
实施例结合
附图进行详细说明。【附图说明】
[0051] 图1是本发明中问题描述系统模型图；
[0052] 图2是本发明中D2D通信限制区域与蜂窝用户限制复用区域的示意图；
[0053] 图3是本发明中D2D通信限制区域半径增加下的系统平均SINR变化情况图；
[0054] 图4是本发明中两种资源分配方案在D2D对数增加情况下的系统总吞吐量情况；
[0055] 图5是本发明中系统总吞吐量在两种方案下的
累积分布函数。【具体实施方式】
[0056] 本发明要解决的问题描述如下：
[0057] 考虑单小区模型，包括M个蜂窝用户和N个D2D用户对，小区子信道数目为L。其中蜂窝用户集合为C＝{C1，C2，...，CM}，D2D用户对集合为D＝{D1，D2，...，DN}。D2D用户对复用蜂窝用户的链路资源。和用户设备相比，基站具有更强大的抗干扰能
力和处理能力，而且蜂窝网络上下行数据量具有不对称性，上行资源更未得到充分利用。因此，本发明讨论的D2D通信选择复用蜂窝系统的上行链路资源。
[0058] 假设对于基站来说，各个用户设备的
位置坐标都是已知的，这样就可以算出任意用户之间以及用户与基站之间的信道增益。如图1所示，在蜂窝系统模型中以BS为基站，第i个D2D用户对D2Di复用第j个蜂窝用户CUj的上行资源。
[0059] 如图1所示，CUj向BS发射信号，信道增益为gj，B。第i对D2D用户对D2Di的发射端D2Di，tx向其接收端D2Di，rx发射信号，信道增益为gi。CUj发射信号时，会对D2Di的接收信号D2Di，rx产生干扰，信道增益为hi，j。D2Di，tx发射信号时，会对基站接收信号产生干扰，信道增益为hi，B，高斯白噪声为N0。
[0060] 除了考虑路损模型之外，还要考虑由多径效应产生的快衰落和阴影效应产生的慢衰落。所以D2D对发射端D2Di，tx到基站的信道增益，以及CUj到D2Di，rx的信道增益可以分别表示为:
[0061]
[0062]
[0063] 其中，K和α分别是由蜂窝系统环境所决定的路损常数和路损指数；di，B是D2Di，tx到基站的距离，di，j是CUj到D2Di，rx的距离；δi，B是D2Di，tx到基站服从指数分布的快衰落增益；δi，j是CUj到D2Di，rx服从指数分布的快衰落增益；ξi，B是D2Di，tx到基站服从对数分布的慢衰落增益；ξi，j是CUj到D2Di，rx服从对数分布的慢衰落增益。
[0064] 经过上述的分析可得，本场景下存在三类干扰：(1)D2D发送端对蜂窝系统的干扰；(2)蜂窝用户对D2D接收端的干扰；(3)共享相同频谱资源的D2D对之间的干扰。本发明要解决的问题即是在考虑三类干扰的情况下，建立蜂窝小区资源复用状态系统模型，并对其进行求解，以确定最佳资源分配方案。
[0065] 本发明一种基于K-means的全双工D2D分簇资源分配的方法：具体包括如下步骤：
[0066] S1.D2D用户对通信限制区域划定
[0067] 由于D2D用户复用的是蜂窝用户的上行资源，故D2D对离基站越近，对BS接收CU信号的干扰就越大。因此为了减少干扰，提高系统总的吞吐量，减少计算的复杂度，划定一个D2D通信限制区域，在该区域内认为D2D对对基站的干扰很大，而在该区域外认为D2D对对基站的干扰可忽略。设 为D2D用户的最大发射功率，Id，B表示D2D用户对对基站的干扰门限值。则必须满足
[0068]
[0069] D2D用户对基站的干扰必须小于这个门限值，否则就会对基站带来比较严重的干扰，使蜂窝用户不能正常进行通信。其中，Id，B由蜂窝小区根据长期观测得出。联合式(1)和式(3)求解可得D2D通信限制区域的半径R1:
[0070]
[0071] 所以，D2D通信限制区域就是以基站BS为圆心，R1为半径的圆形区域，则图1可转化为图2。当基站接收到D2D链接建立请求时，基站首先判定D2D的发射端是否在D2D通信限制区域内，如果是则禁止D2D链接的建立。如图2所示，以BS为圆心、R1为半径的圆是D2D通信限制区域。
[0072] S2.蜂窝用户被限制复用区域
[0073] 由图1可知，当D2D用户和蜂窝用户使用相同上行资源时，CUj会对D2Di，rx接收信号产生干扰，并且CUj和D2Di，rx之间距离越近，干扰就越大。因此划定蜂窝用户被限制复用区域来减少这类干扰。设 表示蜂窝用户的最大发射功率，Ic，d表示蜂窝用户对D2D用户干扰的门限值，则蜂窝用户对D2D用户的干扰必须小于这个门限值，否则D2D用户也不能正常进行通信。即应该满足公式
[0074]
[0075] 其中，Ic，d由蜂窝小区长期观测决定。联合式(2)和式(5)可以计算出蜂窝用户被限制复用区域半径R2:
[0076]
[0077] 所以如图2所示，蜂窝用户被限制复用区域是以D2Di，rx为圆心，R2为半径的圆形区域。在这个区域内的蜂窝用户不会被D2D对选择为潜在的复用对象。
[0078] S3.系统模型建立
[0079] 为满足用户的QoS请求，必须保证D2D用户的蜂窝用户达到各自的最小SINR(信号与干扰加噪声比)。
[0080] 对小区m中的设备k而言，该设备通信时的SINR为：
[0081]
[0082] 其中，PR(m，k)＝PT(m，k)·GT(m，k)，表示设备k接收到小区m的有效信号强度，PT(m，k)为基站每个RB的发射功率，GT(m，k)是基站与设备间的信道增益；I(m，k)为来自其他设备的干扰之和。
[0083] 则系统目标应为最大化系统吞吐量：
[0084]
[0085]
[0086]
[0087]
[0088]
[0089] 其中， 和 分别表示蜂窝用户和D2D用户的实际SINR； 和 分别表示蜂窝用户j和D2D用户i的实际发射功率；hcj，B表示蜂窝用户J和基站之间的信道增益，其模型为128.1+37.6·lgD，其中D表示蜂窝用户和基站之间的距离，以km为单位；hdi，di，hdl，di，hcj，di，hdi，cj表示用户之间的信道增益，其模型为10·lgD4，其中D表示两用户之间的距离，以m为单位；xi，j为一个二进制值，若用户i和用户j共享相同的资源，则xi，j＝1，否则为0；
和 分别为蜂窝用户和D2D用户正常通信时需达到的最小信噪比。
[0090] 上述目标函数表示最大化整个系统的吞吐量，前两个受限条件(1a)(1b)保证蜂窝用户和D2D用户满足其自身的QoS需求，只有同时满足这两个条件的D2D才可以被接入网络。后两个受限条件(1c)(1d)表示蜂窝用户和D2D用户的发射功率不应超过各自的最大发射功率。
[0091] S4.D2D对分簇解决D2D对相互间的干扰问题
[0092] 由于蜂窝小区中的D2D对之间也存在相互干扰的问题，为了系统资源的有效利用，尽量减小这种干扰，则对D2D用户对进行分簇处理，认为同一个簇中的D2D对相互间干扰可忽略，可以对同一个CU的资源进行复用。由于位置坐标已知，可以计算出各个D2D对之间的距离，D2D对之间的距离越近，则干扰越大，即D2D对之间的距离值跟干扰值成反比。这里使用距离值的倒数作为干扰值的表征，形成D2D对的干扰值矩阵。再利用K-means聚类的方法根据干扰值矩阵进行D2D对分簇。设D2D设备总数为Nue，则所有D2D设备记为X＝(x(i)，i＝1，2，...，Nue)。分簇后形成KC个簇，记作C＝{c(j)，j＝1，2，...，KC}。具体算法过程为：
[0093] (1)随机选取KC个初始分簇中心，记作U＝{u(j)，j＝1，2，...，KC}。
[0094] (2)计算各个样本间的距离，使用距离值的倒数形成干扰值矩阵，将样本加入与其干扰值最小的那个中心的簇中。
[0095] (3)计算簇c(j)内各点到其相应簇中心u(j)的距离平方和以及总距离平方和：
[0096]
[0097]
[0098]
[0099] 根据最小二乘法和拉格朗日原理，簇中心u(j)应取对应簇c(j)内各样本点的均值。
[0100] (4)按照以上步骤进行迭代并更新簇，直到J(C)收敛即得到最小值，迭代结束。
[0101] 输出：迭代结束后，输出分簇后的KC个簇中心 的空间坐标以及每个簇中包含了哪些D2D设备。
[0102] S5.QoS保证下的D2D用户簇的资源分配
[0103] 通过上述方案，将所有D2D用户对分为K个簇，每个簇称为gk。由于在每个TTI下D2D的干扰情况不同，故簇的个数及簇的大小并不固定，这充分利用了D2D的瞬时信道状态信息。本节的主要任务是决定将哪个子信道分配给哪个簇。本发明考虑的资源共享模式为：蜂窝用户已事先分配好资源，且每个蜂窝用户占用一个RB，单个D2D簇可以复用多个蜂窝用户的频谱资源，而一个蜂窝频谱资源只能被一个簇复用。下面用矩阵Y＝[ykn]表示信道分配情况，元素ykn＝1表示信道n分配给D2D簇k，否则等于0。本发明的目标是找到一种分配方式Yopt使得整个系统的吞吐量最大化，即：
[0104]
[0105] 其中，Rkn表示簇k在RBn上的数据速率。为了保证原蜂窝网络的正常通信，在实际资源分配阶段，需对每个簇中的D2D用户进行筛选，只有那些既能满足D2D自身的QoS请求，同时又能保证对蜂窝用户的正常通信不造成影响的D2D对才能最终接入网络。因此，同一个簇gk在不同的资源块上能和蜂窝用户共享资源的D2D对是不同的，下文用簇gkjShare来表示簇gk中能共享RBj的D2D集合。
[0106] 对于某个特定的RB，簇中最终能接入网络的D2D用户的筛选过程如下：
[0107]
[0108]
[0109] 步骤(2)过滤了当考虑D2D对对基站的干扰、蜂窝用户对D2D对的干扰后，簇gk中不能满足自身QoS请求的D2D用户对，得到簇gkj；步骤(3)计算簇gkj每个D2D用户对对蜂窝用户的干扰，并根据干扰值的大小将对应D2D用户排序；步骤(4)从簇gkj中对蜂窝用户干扰最小的D2D开始，计算该D2D共享RBj时蜂窝用户达到的SINR，若小于蜂窝用户的最小SINR，则不允许该D2D用户共享RBj；若满足，则将该D2D对放入簇gkjshare中，并加入干扰次小的D2D用户，再次计算蜂窝用户的SINR，直到小于蜂窝用户的最小SINR为止。最终获得gkj中所有能共享RBj的D2D用户对，且用簇gkjshare表示。
[0110] 本发明用throughputRj值表征每个簇在每个RB上达到的吞吐量，最终构建出一个以簇数和RB数为维度的二维throughputRj矩阵，根据构建的矩阵，为每个簇合理分配资源。
[0111] 其中簇gk共享RBj时的throughputRj值定义为：
[0112]
[0113]
[0114]
[0115] 其中， 表示簇gkjshare中的D2D用户对在RBj所达到的SINR，γCU表示RBj的蜂窝用户在受到簇gkjshare中所有的D2D用户的干扰下达到的SINR。
[0116] 具体的资源分配过程如下：
[0117] (1)初始化：根据式(8)计算出每个簇在每个RB上的throughputRj值，构建throughputRj矩阵，设集合S为尚未被分配的RB集合，j表示单个RB，j∈S
[0118] (2)while
[0119] 在throughputRj矩阵中，找到最大的throughputRj值，得到该值对应的RBj和簇gkjshare；
[0120] 将RBj分配给簇gkjshare；
[0121] 将RBj对应的所有throughputRj置为-1000；
[0122] S＝S-{j}；
[0123] endwhile
[0124] (3)功率分配：D2D对i的最终发射功率 (D2Di分配到的RB个数)
[0125] 蜂窝用户的发射功率
[0126] 本发明仿真结果与分析如下：
[0127] 仿真参数：
[0128] 考虑一个半径为500m的单蜂窝小区场景，所有CU和DU随机均匀分布在小区内，D2D对与CU均为静止状态，每个接收端和发射端均采用单天线。在仿真过程中，假设全双工D2D节点的自干扰消除数量为110dB，天线增益为14.0dBi，上行链路带宽设置为1.4Mhz，即资源块RB为6个。其他参数如表1所示。通过Matlab
软件进行仿真，本发明所提方案以系统总吞吐量和平均信干燥比作为优化目标，并与全双工随机资源分配方案[ChenTW2014,SonCD2014]进行了对比和分析，验证了本发明所提分配方案的有效性。
[0129] 表1仿真主要参数
[0130]
[0131] 验证分析：
[0132] (1)D2D通信限制区域验证
[0133] 图3为D2D通信限制区域半径增加下的系统平均SINR变化情况图。从图3可以看到，当D2D通信限制区域半径从0m增加到150m时，系统平均SINR增加并不是很明显；当半径超过150m时，系统平均SINR随着D2D通信限制区域半径的增大而逐渐增大。由此可见，为了降低D2D用户对基站的干扰，蜂窝小区加入D2D通信限制区域是十分必要的，而在本发明设定的实验条件下，D2D通信限制区域的半径大小大概在150m左右。同时由图3可以看出所提算法在系统频谱效率上要明显优于文献[ChenTW2014,SonCD2014]中的资源块随机分配算法。
[0134] (2)D2D对数对系统总吞吐量的影响验证
[0135] 图4为两种资源分配方案在D2D对数增加情况下的系统总吞吐量情况。由图4可以看出，当D2D用户对个数为20对以下时，本发明所提出的资源分配方案与随机分配方案的吞吐量相差不大。随着D2D对数的增加，两种方案的系统总吞吐量都逐渐上升，但本发明提出的方案的吞吐量明显高于随机资源分配方案。
[0136] (3)系统总吞吐量累积分布函数对比
[0137] 图5为系统总吞吐量在两种方案下的累积分布函数。由于本发明提出的方法首先采用K-means聚类对相互间产生干扰可以忽略的D2D对进行了分簇，再利用最优资源分配算法将最优的RB分配给D2D对，使系统内可复用的RB得到了充分的利用，蜂窝系统中建立的D2D链路数达到了最大化。因此和参考算法相比，系统的总吞吐量得到显著提升。
[0138] 本发明一种基于K-means的全双工D2D分簇资源分配的方法，为了消除D2D对对基站、D2D对之间以及CU用户对D2D对的干扰，提出了相应的对策及解决办法，构建了系统效能最大化的函数模型，并对其进行了求解。对于消除D2D对对基站的干扰，提出了D2D对通信限制区域的概念，在限制区域以外D2D对对基站的干扰可忽略。对于CU用户对D2D用户对的干扰提出限制复用区域概念，在限制复用区域外，D2D对才有可能复用该CU资源。对于D2D对之间的干扰，提出了使用K-means算法利用D2D对之间的干扰强度值对其进行分簇的算法，相互间的干扰值越大则分在一个簇的概率越小，分在同一个簇的D2D对之间干扰的可忽略，即它们可复用同一个CU的资源。然后，对资源分配的过程进行了算法描述，对分好簇的D2D对进行CU资源块分配，通过计算将最优资源块分配给D2D对，从而一方面尽量消除干扰，另一方面提高系统总体效能。最后，利用Matlab软件对系统进行了实验仿真，结果表明本发明提出的资源分配方案能有效消除干扰，提高系统总体效能。
[0139] 上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
