全双工D2D频谱共享方法及相关设备

技术领域

本公开涉及通信技术领域，尤其涉及一种全双工D2D频谱共享方法、装置、计算机可读存储介质及电子设备。

背景技术

D2D用户一般与蜂窝用户共享一段相同频率用来提升小区频谱效率，但是这也加剧了D2D用户和蜂窝用户间的同频干扰，同时引入了自干扰，为了能协同干扰，最大化小区容量，全双工D2D与蜂窝用户的组网问题急需要先进的频谱共享算法与干扰管理策略来解决。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种全双工D2D频谱共享方法、装置、计算机可读存储介质及电子设备，以至少解决相关技术中全双工D2D用户和蜂窝用户之间产生同频干扰以及引入的自干扰的技术问题。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

本公开的技术方案如下：

根据本公开的一个方面，提供一种全双工D2D频谱共享方法，包括：确定全双工D2D用户终端的共享模式；获取所述共享模式下目标小区的每个全双工D2D用户终端分别与每个蜂窝用户终端组成的配对关系的最优功率值；根据所述最优功率值和所述目标小区的信道状态信息得到每个所述配对关系的配对增加速率；根据所述配对增加速率构造速率增长矩阵；以及对所述速率增长矩阵使用匈牙利算法得到配对集合和最大权值完成资源分配。

在本公开的一些实施例中，目标小区内的信道状态信息包括：所述目标小区内的基站与所述蜂窝用户终端之间的信道状态信息、所述基站与所述全双工D2D用户终端之间的信道状态信息、所述全双工D2D用户终端与所述蜂窝用户终端之间的信道状态信息、以及所述全双工D2D用户终端之间的信道状态信息。

在本公开的一些实施例中，获取所述共享模式下目标小区的每个全双工D2D用户终端分别与每个蜂窝用户终端组成的配对关系的最优功率值的步骤包括：根据每个全双工D2D用户终端和每个蜂窝用户终端的QOS需求和最大发射功率以及基站分配给每个蜂窝用户终端的最大功率确定每个配对关系的最优功率值。

在本公开的一些实施例中，根据所述最优功率值和所述小区内的信道状态信息得到每个所述配对关系的配对增加速率的步骤包括：根据所述最优功率值和所述目标小区的信道状态信息得到每个所述配对关系中的蜂窝用户终端的速率、全双工D2D用户终端的速率和配对后的和速率；获取每个所述配对关系中的蜂窝用户终端的原速率；以及根据所述和速率和原速率得到每个所述配对关系的配对增加速率。

在本公开的一些实施例中，根据所述配对增加速率构造速率增长矩阵的步骤包括：若所述配对增加速率小于等于0，则表示所述配对关系无增益，维持所述蜂窝用户终端继续与所述基站通信，使所述全双工D2D用户终端选择不接入所述目标小区。

在本公开的一些实施例中，确定共享模式的步骤包括：测量所述目标小区的上行频谱利用率和下行频谱利用率；判断所述上行频谱利用率和所述下行频谱利用率是否分别达到预设的上行频谱利用率门限和下行频谱利用率门限；若所述上行频谱利用率达到所述上行频谱利用率门限且所述下行频谱利用率未达到所述下行频谱利用率门限，则选择下行频谱共享模式；若所述上行频谱利用率未达到所述上行频谱利用率门限且所述下行频谱利用率已经达到所述下行频谱利用率门限，则选择上行频谱共享模式；若所述上行频谱利用率和所述下行频谱利用率均达到或均未达到所述上行频谱利用率门限和所述下行频谱利用率门限，则选择全频带共享模式。

在本公开的一些实施例中，获取所述共享模式下目标小区的每个全双工D2D用户终端分别与每个蜂窝用户终端组成的配对关系的最优功率值的步骤包括：在每一个无线帧都重新获取所述共享模式下目标小区的每个全双工D2D用户终端分别与每个蜂窝用户终端组成的配对关系的最优功率值。

根据本公开的又一个方面，提供一种全双工D2D频谱共享装置，该装置包括：模式确定模块，用于确定共享模式；功率控制模块，用于获取所述共享模式下目标小区的每个全双工D2D用户终端分别与每个蜂窝用户终端组成的配对关系的最优功率值；速率计算模块，用于根据所述最优功率值和所述目标小区的信道状态信息得到每个所述配对关系的配对增加速率；矩阵构造模块，用于根据所述配对增加速率构造速率增长矩阵；以及资源分配模块，用于对所述速率增长矩阵使用匈牙利算法得到配对集合完成资源分配。

根据本公开的又一个方面，提供一种电子设备，包括：处理器；以及存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述的全双工D2D频谱共享方法。

根据本公开的又一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的全双工D2D频谱共享方法。

本公开实施例的方法使用功率分配、资源分配方法使全双工D2D用户终端与蜂窝用户的和速率在频谱共享时协同干扰，实现了最大化小区容量。

同时，构造速率增长矩阵，仅用一次图论中匈牙利最大权值匹配算法即可完成资源分配，降低了时间复杂度，提高了D2D动态自适应频谱共享的实用性和灵活性。

进一步地，通过返回速率增益矩阵的最大权值，使得可以在后台实时监控小区性能增益的方法，动态地进行资源优化。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本公开实施例中一种全双工D2D用户终端与蜂窝用户终端组网的架构示意图。

图2示出本公开实施例中一种全双工D2D频谱共享方法的流程示意图。

图3示出本公开实施例中一种全双工D2D频谱共享方法中在共享上行频谱资源时计算最优功率值的线性功率控制算法的示意图。

图4示出本公开实施例中一种全双工D2D频谱共享方法中在共享下行频谱资源时计算最优功率值的线性功率控制算法的示意图。

图5示出本公开实施例中一种全双工D2D频谱共享方法中得到配对增加速率的流程示意图。

图6示出本公开实施例中一种全双工D2D频谱共享方法中确定全双工D2D用户终端的共享模式的流程示意图。

图7示出本公开实施例中又一种全双工D2D频谱共享方法的流程示意图。

图8示出本公开实施例中一种全双工D2D频谱共享装置的结构示意图。

图9示出本公开实施例中一种全双工D2D频谱共享方法的电子设备的示意性框图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

针对上述相关技术中存在的技术问题，本公开实施例提供了一种全双工D2D频谱共享方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，以用于至少解决上述技术问题中的一个或全部。

图1示出本公开实施例中一种全双工D2D用户终端与蜂窝用户终端组网的架构示意图。该架构100包括：覆盖小区的基站BS130、小区内有一个或多个蜂窝用户CU和一个或多个全双工D2D用户终端，其中每个全双工D2D用户终端包括一对用户终端，定义蜂窝用户终端集合为C＝{CU112，CU114，CU116，CU118，CU120,…}，全双工D2D用户终端的集合为D＝{DU102，DU104,…}。蜂窝用户CU通过基站BS130转发通信，全双工D2D用户终端以全双工通信模式复用蜂窝频带资源。

在本公开的一些实施例中，基站130可以被称为基站收发台、无线基站、接入点、无线收发机、节点B、eNodeB(eNB)、家庭节点B、家庭eNodeB或一些其他合适的术语。在一些可选的实施例中，基站130也可以是高空飞行器(无人机系统)、船舶系统或其他可以作为无线通信的非陆地基站，例如非陆地的演进型基站和5G基站、6G基站等。

如图1所示，当小区中共享上行频谱资源时，小区中的CU用户终端可例如CU112执行的共享模式，在图1中，DU102共享CU112的上行频谱资源共享。当小区共享下行频谱资源时，小区中的CU用户终端可例如CU114的共享模式，DU104共享CU114的下行频谱资源。

在本公开提供的一些方法中，假设小区中一共有Q个DU，P个CU。全双工D2D一般为大型移动设备，具有基站的信道测量能力。假设同频信道为完美互易信道，即图1中所示信道在同频下的干扰一致，则

当本申请实施例提供的一种全双工D2D频谱共享方法应用于图1所示的网络架构中时，一个过程可以是这样的：先确定小区内的全双工D2D用户终端的共享模式；获取该共享模式下目标小区的每个全双工D2D用户终端分别与每个蜂窝用户终端组成的配对关系的最优功率值；根据最优功率值和目标小区的信道状态信息得到每个配对关系的配对增加速率；根据配对增加速率构造速率增长矩阵；以及对速率增长矩阵使用匈牙利算法得到配对集合和最大权值完成资源分配。

需要指出的是，本申请实施例中涉及的名词或术语可以相互参考，不再赘述。

下面，将结合附图及实施例对本示例实施方式中的一种全双工D2D频谱共享方法的各个步骤进行更详细的说明。

图2示出本公开实施例中一种全双工D2D频谱共享方法的流程示意图。如图2所示，方法200可以包括以下步骤：

在步骤S210中，确定全双工D2D用户终端的共享模式。

其中，共享模式包括上行、下行和全频带资源共享模式。

其中，全双工D2D用户终端是目标小区内的所有全双工D2D用户终端，可以用DU表示。

在步骤S220中，获取共享模式下目标小区的每个全双工D2D用户终端分别与每个蜂窝用户终端组成的配对关系的最优功率值。

例如，目标小区有i个DU、j个CU(蜂窝用户)，则最优功率值可以表示为：{(DU

在步骤S230中，根据最优功率值和目标小区的信道状态信息得到每个配对关系的配对增加速率。

其中，配对增加速率是蜂窝用户CU配对前后的增加速率。如果速率减小了就是负数、没变就是0，增加了就是正数。

在步骤S240中，根据配对增加速率构造速率增长矩阵。

在步骤S250中，对速率增长矩阵使用匈牙利算法得到配对集合和最大权值完成资源分配。

其中，配对集合指示了每个全双工D2D用户终端DU配对的蜂窝用户终端CU。

其中，最大权值是所有配对关系的增加速率之和。

本公开实施例的方法使用功率分配、资源分配方法使全双工D2D用户终端与蜂窝用户的和速率在频谱共享时协同干扰，实现了最大化小区容量。

同时，构造速率增长矩阵，仅用一次图论中匈牙利最大权值匹配算法即可完成资源分配，降低了时间复杂度，提高了D2D动态自适应频谱共享的实用性和灵活性。

进一步地，通过返回速率增益矩阵的最大权值，使得可以在后台实时监控小区性能增益的方法，动态地进行资源优化。

在本公开的一些实施例中，步骤S210也可以设置为定时执行，例如步骤S210还可以包括：每隔一段预设时间就重新选择共享模式。从而实现周期性地动态调整共享模式。

在本公开的一些实施例中，步骤S220还可以包括：根据每个全双工D2D用户终端和每个蜂窝用户终端的QOS需求和最大发射功率以及基站分配给每个蜂窝用户终端的最大功率确定每个配对关系的最优功率值。

其中，蜂窝用户终端为在特定共享模式下的蜂窝用户终端。例如，如果在上行频谱共享模式，则步骤S220还可以包括：根据每个全双工D2D用户终端和每个上行蜂窝用户终端的QOS需求和最大发射功率以及基站分配给每个蜂窝用户终端的最大功率确定每个配对关系的最优功率值。如果在下行频谱共享模式，则步骤S220还可以包括：根据每个全双工D2D用户终端和每个下行蜂窝用户终端的QOS需求和最大发射功率以及基站分配给每个蜂窝用户终端的最大功率确定每个配对关系的最优功率值。如果在全频带共享模式，则步骤S220还可以包括：根据每个全双工D2D用户终端和所有蜂窝用户终端的QOS需求和最大发射功率以及基站分配给每个蜂窝用户终端的最大功率确定每个配对关系的最优功率值。

具体地，可以采用线性规划功率控制法，如图3和图4所示，可行域由4条直线所围成。

如图3所示，在CU共享上行频谱资源时，4条直线包括：

如图4所示，在CU共享下行频谱资源时，4条直线包括：

其中，

共享上行频谱资源，如公式(1)和(2)：

共享下行频谱资源，如公式(3)和(4)：

式中，其余参数均为基站已知参数，其中g

在本公开的一些实施例中，全频带共享模式可以参照上述共享上行频谱资源的公式或上述共享下行频谱资源的公式。

为了最大化小区频谱效率，可以通过功率控制最大化D2D与蜂窝用户配对时的和速率，即用户配对后的R

在本公开的一些实施例中，步骤S220可以是定时启动的。例如，每一个无线帧都重新获取所述共享模式下目标小区的每个全双工D2D用户终端分别与每个蜂窝用户终端组成的配对关系的最优功率值，实现重新分配一次DU的资源。通过设置无线帧周，可以实时自适应信道变化，保证性能增益。

在本公开的一些实施例中，在步骤S220之后和步骤S230之前还可以包括：获取目标小区的信道状态信息。其中，目标小区的信道状态信息可以包括：目标小区内的基站与蜂窝用户终端之间的信道状态信息、基站与全双工D2D用户终端之间的信道状态信息、全双工D2D用户终端与蜂窝用户终端之间的信道状态信息、以及全双工D2D用户终端之间的信道状态信息。

例如图1所示，获取的目标小区的信道状态信息可以包括：目标小区内的基站BS130与上行蜂窝用户终端CU112之间的信道状态信息为链路增益g

在本公开的一些实施例中，步骤S230还可以包括例如图5示出的一种全双工D2D频谱共享方法中得到配对增加速率的方法流程图。如图5所示，方法500还可以包括以下步骤：

在步骤S510中，根据最优功率值和目标小区的信道状态信息得到每个配对关系中的蜂窝用户终端的速率、全双工D2D用户终端的速率和配对后的和速率。

例如，在共享上行频谱的一些实施例中，可以根据如下公式(5)、(6)、(7)得到蜂窝用户终端的速率

例如，在共享下行频谱的一些实施例中，可以根据如下公式(8)、(9)、(10)得到蜂窝用户终端的速率

在步骤S520中，获取每个配对关系中的蜂窝用户终端的原速率。

例如，在共享上行频谱的一些实施例中，蜂窝用户终端的原速率可以用

例如，在共享下行频谱的一些实施例中，蜂窝用户终端的原速率可以用

在步骤S530中，根据和速率和原速率得到每个配对关系的配对增加速率。

例如，在共享上行频谱的一些实施例中，配对增加速率可以用

例如，在共享下行频谱的一些实施例中，配对增加速率可以用

例如，在共享全频带的一些实施例中，配对增加速率ΔR

在本公开的一些实施例中，步骤S240还可以包括：若配对增加速率小于等于0，则表示配对关系无增益，维持蜂窝用户终端继续与基站通信，使全双工D2D用户终端选择不接入该目标小区。

例如，在共享上行频谱的一些实施例中，若配对增加速率

例如，在共享下行频谱的一些实施例中，若配对增加速率

据此，根据配对增加速率构造速率增长矩阵的步骤可以包括：

若为上行共享模式则初始化矩阵[ΔR

若为下行共享模式则初始化矩阵[ΔR

若为全频带共享模式则初始化矩阵[ΔR]

进一步，对上述矩阵(三个之一)执行步骤S250，使用匈牙利算法得到配对集合和最大权值完成资源分配，其中配对结合P指示了DU

在本公开的一些实施例中，步骤S210还可以包括：测量目标小区的上行频谱利用率和下行频谱利用率；判断上行频谱利用率和下行频谱利用率是否分别达到预设的上行频谱利用率门限和下行频谱利用率门限；若上行频谱利用率达到上行频谱利用率门限且下行频谱利用率未达到下行频谱利用率门限，则选择下行频谱共享模式；若上行频谱利用率未达到上行频谱利用率门限且下行频谱利用率已经达到下行频谱利用率门限，则选择上行频谱共享模式；若上行频谱利用率和下行频谱利用率均达到或均未达到上行频谱利用率门限和下行频谱利用率门限，则选择全频带共享模式。例如图6所示，方法600可以包括以下步骤：

在步骤S610中，测量目标小区的上行频谱利用率和下行频谱利用率。

在步骤S620中，判断上行频谱利用率是否达到预设的上行频谱利用率门限。

若上行频谱利用率达到上行频谱利用率门限，则执行步骤S630，判断下行频谱利用率是否达到预设的下行频谱利用率门限。

若上行频谱利用率达到上行频谱利用率门限且下行频谱利用率达到下行频谱利用率门限，则执行步骤S640，选择全频谱共享模式。

若上行频谱利用率达到上行频谱利用率门限且下行频谱利用率未达到下行频谱利用率门限，则执行步骤S650，选择下行频谱共享模式。

若上行频谱利用率未达到上行频谱利用率门限，则执行步骤S660，判断下行频谱利用率是否达到预设的下行频谱利用率门限。

若上行频谱利用率未达到上行频谱利用率门限，且下行频谱利用率达到预设的下行频谱利用率门限，则执行步骤S670，选择上行频谱共享模式。

若上行频谱利用率未达到上行频谱利用率门限，且下行频谱利用率未达到预设的下行频谱利用率门限，则执行步骤S640，选择全频谱共享模式。

通过本公开实施例的方法，根据频谱利用率在上行共享、下行共享、全频带共享三种模式中选择合适的全双工D2D与蜂窝用户共享模式，充分发挥三种模式各自的优点，与三种模式中任一个对比都能达到扬长避短的效果。

本公开还提供了一种全双工D2D频谱共享方法，如图7所示，方法700可以包括：

在步骤S702中，基站与小区内CU正常通信，并上报CU相关信道状态。

其中，CU相关信道状态信息可以包括：小区内的基站与上行蜂窝用户终端之间的链路增益、和/或与下行蜂窝用户终端之间的链路增益、和/或上行蜂窝用户终端与全双工D2D用户终端之间的链路增益、和/或下行蜂窝用户终端与全双工D2D用户终端之间的链路增益。

在步骤S704中，小区内DU的主叫(全双工D2D用户终端)与被叫(全双工D2D用户终端)建立链接，上报DU相关信道状态信息，等待基站分配频率资源。

其中，DU相关信道状态信息可以包括：基站与主叫和被叫全双工D2D用户终端之间的链路增益、和/或基站与全双工D2D用户终端之间的链路增益、和/或全双工D2D用户终端的两个设备之间的链路增益。

在步骤S706中，监测上、下行频谱利用率并选择合适的共享模式。

步骤S706与步骤S210和图6所示的方法600类似，故在此不再赘述。

若选择执行下行频谱共享，则执行步骤S708，D2D与蜂窝用户进行下行频谱共享。

在步骤S710中，根据所有上报信道状态信息，用线性规划功率控制算法计算每一个DU与下行CU的最优功率值使DU与CU的和速率最大化。

步骤S710的具体实施方式可以参考步骤S220及相关实施例的描述。

在步骤S712中，根据最优功率值与信道信息，计算所有可能配对下的配对增加速率。

步骤S712的具体实施方式可以参考步骤S230及相关实施例和图5的描述。

在步骤S714中，构造下行配对的速率增长矩阵，并执行匈牙利算法返回配对集合以及最大权益。

其中，构造速率增长矩阵的具体实施方式可以参考步骤S240中关于下行频谱共享的实施例，故在此不再赘述。

其中，执行匈牙利算法返回配对集合以及最大增益可以参考步骤S250以及相关实施例的描述，故在此不再赘述。

在步骤S716中，将配对集合下发给所有DU，DU按集合接入配对CU使用的频谱进行共享并实时监控性能增益。

在步骤S718中，每一个无线帧(10ms)重新进行一次资源分配，即返回步骤S708，否则执行步骤S720。

在步骤S720，每隔时间T重新选择一次共享模式，即返回步骤S706。

若选择执行上行频谱共享，则执行步骤S722，D2D与蜂窝用户进行上行频谱共享。

在步骤S724中，根据所有上报信道状态信息，用线性规划功率控制算法计算每一个DU与上行CU的最优功率值使DU与CU的和速率最大化。

在步骤S724的具体实施方式可以参考步骤S220及上行频谱共享的实施例和图3的描述。

在步骤S726中，根据最优功率值与信道信息，计算所有可能配对下的配对增加速率。

步骤S726的具体实施方式可以参考步骤S230及相关实施例和图5的描述。

在步骤S728中，构造上行配对的速率增长矩阵，并执行匈牙利算法返回配对集合以及最大权益。

其中，构造速率增长矩阵的具体实施方式可以参考步骤S240中关于上行频谱共享的实施例，故在此不再赘述。

其中，执行匈牙利算法返回配对集合以及最大增益可以参考步骤S250以及相关实施例的描述，故在此不再赘述。

在步骤S730中，将配对集合下发给所有DU，DU按集合接入配对CU使用的频谱进行共享并实时监控性能增益。

在步骤S732中，每一个无线帧(10ms)重新进行一次资源分配，即返回步骤S722，否则执行步骤S720。

在步骤S720，每隔时间T重新选择一次共享模式，即返回步骤S706。

若选择执行全频带共享，则执行步骤S734，D2D与蜂窝用户进行全频带共享。

在步骤S736中，根据所有上报信道状态信息，用线性规划功率控制算法计算每一个DU与所有CU的最优功率值使DU与CU的和速率最大化。

步骤S736的具体实施方式可以参考步骤S220及全频带共享的实施例和图3、图4的描述。

在步骤S738中，根据最优功率值与信道信息，计算所有可能配对下的配对增加速率。

步骤S712的具体实施方式可以参考步骤S230及相关实施例和图5的描述。

在步骤S740中，构造全频带的配对增长矩阵，并执行匈牙利算法返回配对集合以及最大权值。

其中，构造速率增长矩阵的具体实施方式可以参考步骤S240中关于上行或下行频谱共享的实施例，故在此不再赘述。

其中，执行匈牙利算法返回配对集合以及最大增益可以参考步骤S250以及相关实施例的描述，故在此不再赘述。

在步骤S742中，将配对集合下发给所有DU，DU按集合接入配对CU使用的频谱进行共享并实时监控性能增益。

在步骤S744中，每一个无线帧(10ms)重新进行一次资源分配，即返回步骤S734，否则执行步骤S720。

在步骤S720中，每隔时间T重新选择一次共享模式，即返回步骤S706。

通过使用功率分配、资源分配方法使全双工D2D用户终端与蜂窝用户的和速率在频谱共享时协同干扰，实现了最大化小区容量。同时，构造速率增长矩阵，仅用一次图论中匈牙利最大权值匹配算法即可完成资源分配，降低了时间复杂度，提高了D2D动态自适应频谱共享的实用性和灵活性。进一步地，通过返回速率增益矩阵的最大权值，使得可以在后台实时监控小区性能增益的方法，动态地进行资源优化。

本公开还提供一种全双工D2D频谱共享装置800，如图8所示，该共享装置800可以包括：模式确定模块810，用于确定共享模式；功率控制模块820，用于获取所述共享模式下目标小区的每个全双工D2D用户终端分别与每个蜂窝用户终端组成的配对关系的最优功率值；速率计算模块830，用于根据所述最优功率值和所述目标小区的信道状态信息得到每个所述配对关系的配对增加速率；矩阵构造模块840，用于根据所述配对增加速率构造速率增长矩阵；以及资源分配模块850，用于对所述速率增长矩阵使用匈牙利算法得到配对集合完成资源分配。

在本公开的一些实施例中，所述目标小区内的信道状态信息包括：所述目标小区内的基站与所述蜂窝用户终端之间的信道状态信息、所述基站与所述全双工D2D用户终端之间的信道状态信息、所述全双工D2D用户终端与所述蜂窝用户终端之间的信道状态信息、以及所述全双工D2D用户终端之间的信道状态信息。

在本公开的一些实施例中，功率控制模块820还可以用于根据每个全双工D2D用户终端和每个蜂窝用户终端的QOS需求和最大发射功率以及基站分配给每个蜂窝用户终端的最大功率确定每个配对关系的最优功率值。

在本公开的一些实施例中，速率计算模块830还可以包括：和速率计算模块，用于根据所述最优功率值和所述目标小区的信道状态信息得到每个所述配对关系中的蜂窝用户终端的速率、全双工D2D用户终端的速率和配对后的和速率；原速率获取模块，用于获取每个所述配对关系中的蜂窝用户终端的原速率；以及配对增加速率，用于根据所述和速率和原速率得到每个所述配对关系的配对增加速率。

在本公开的一些实施例中，矩阵构造模块840还可以用于若所述配对增加速率小于等于0，则表示所述配对关系无增益，维持所述蜂窝用户终端继续与所述基站通信，使所述全双工D2D用户终端选择不接入所述目标小区。

在本公开的一些实施例中，模式确定模块810还可以包括：测量模块，用于测量所述目标小区的上行频谱利用率和下行频谱利用率；判断模块，用于判断所述上行频谱利用率和所述下行频谱利用率是否分别达到预设的上行频谱利用率门限和下行频谱利用率门限；选择模块，用于若所述上行频谱利用率达到所述上行频谱利用率门限且所述下行频谱利用率未达到所述下行频谱利用率门限，则选择下行频谱共享模式；若所述上行频谱利用率未达到所述上行频谱利用率门限且所述下行频谱利用率已经达到所述下行频谱利用率门限，则选择上行频谱共享模式；若所述上行频谱利用率和所述下行频谱利用率均达到或均未达到所述上行频谱利用率门限和所述下行频谱利用率门限，则选择全频带共享模式。

在本公开的一些实施例中，功率控制模块820还可以用于在每一个无线帧都重新获取所述共享模式下目标小区的每个全双工D2D用户终端分别与每个蜂窝用户终端组成的配对关系的最优功率值。

关于上述实施例中的全双工D2D频谱共享装置800，其中各个功能实体、模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

所属技术领域的技术人员能够理解，本公开的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。

下面参照图9来描述根据本公开的这种实施方式的电子设备900。图9显示的电子设备900仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图9所示，电子设备900以通用计算设备的形式表现。电子设备900的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元910、上述至少一个存储单元920、连接不同系统组件(包括存储单元920和处理单元910)的总线930。

其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元910执行，使得所述处理单元910执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元910可以执行如图2中所示的步骤S210，确定全双工D2D用户终端的共享模式；步骤S220，获取所述共享模式下目标小区的每个全双工D2D用户终端分别与每个蜂窝用户终端组成的配对关系的最优功率值；步骤S230，根据所述最优功率值和所述目标小区的信道状态信息得到每个所述配对关系的配对增加速率；步骤S240，根据所述配对增加速率构造速率增长矩阵；以及步骤S250，对所述速率增长矩阵使用匈牙利算法得到配对集合和最大权值完成资源分配。

存储单元920可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)921和/或高速缓存存储单元922，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)923。

存储单元920还可以包括具有一组(至少一个)程序模块925的程序/实用工具924，这样的程序模块925包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线930可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备900也可以与一个或多个外部设备1000(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备900交互的设备通信，和/或与使得该电子设备900能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由设备、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口950进行。并且，电子设备900还可以通过网络适配器960与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器960通过总线930与电子设备900的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备900使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本公开的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。

根据本公开的实施方式的用于实现上述方法的程序产品，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本公开的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、服务器、终端或者器件使用或者与其结合使用。

所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、服务器、终端或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、服务器、终端、或者器件使用或者与其结合使用的程序。

可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

根据本公开的一个方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述实施例的各种可选实现方式中提供的方法。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。