[發明專利]一種D2D用戶對與蜂窩用戶共享頻譜的功率分配方法

有效

• 申請號: 201710346637.X
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107172574B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 陳明;潘怡瑾
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04W4/70
• 分類號: H04W4/70;H04W28/22;H04W72/04
• 代理公司: 32204 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種D2D用戶對與蜂窩用戶共享頻譜的功率分配方法，包括：S1、初始化迭代次數，和拉格朗日乘子；S2、計算蜂窩用戶的分配功率S3、根據將D2D用戶對的數據速率R_k進行一階凸近似后化簡；S4、利用次梯度下降法，根據和對R_k進行一階凸近似化簡后得到的公式，更新分配功率和拉格朗日乘子，S5、判斷拉格朗日乘子是否收斂，若是，則當前計算得到的分配功率矩陣為最終分配功率，若否，則將i＝i+1，返回執行步驟S2。本發明復雜度更低。

技術領域

本發明涉及5G通信領域中的D2D通信技術，尤其涉及一種D2D用戶對與蜂窩用戶共享頻譜的功率分配方法。

背景技術

為了應對核心網中迅猛增長的通信量，3GPP提出D2D通信技術作為未來5G通信系統中的關鍵技術之一。其核心思想是允許小區內的用戶可以不經過基站直接進項通信，從而有效從蜂窩網絡中分流傳輸負載。

由于D2D通信技術具有距離短的特征，使得D2D用戶對可以與距離較遠處的蜂窩用戶進行信道復用，共享相同的頻譜，從而增加系統容量、提升無線資源利用效率。然而在復用蜂窩資源時，蜂窩用戶和D2D發射端會互相造成干擾，影響彼此的接收性能。因此對蜂窩用戶和D2D用戶對進行功率控制是解決這一問題的關鍵技術，在滿足指定的速率和功率約束要求下，通過合理的分配功率資源可以有效的保證用戶的服務質量以及提升系統容量。

發明內容

發明目的：本發明針對現有技術存在的問題，提供一種D2D用戶對與蜂窩用戶共享頻譜的功率分配方法，該方法復雜度更低。

技術方案：本發明所述的D2D用戶對與蜂窩用戶共享頻譜的功率分配方法包括：

S1、初始化迭代次數i＝0，初始化D2D用戶對k與蜂窩用戶n進行信道復用的分配功率為初始化拉格朗日乘子其中，k＝1,2,…,K，n＝1,2,…,N，K表示網絡中D2D用戶對的總數，N表示網絡中蜂窩用戶的總數，同時表示信道的總數；

S2、根據蜂窩用戶的最低傳輸速率約束，計算蜂窩用戶n進行信道復用時的分配功率k＝1,2,…,K，n＝1,2,…,N；

S3、根據和將第k個D2D用戶對的數據速率R_k進行一階凸近似后化簡，k＝1,2,…,K；

S4、利用次梯度下降法，根據第i次迭代時分配功率和對R_k進行一階凸近似化簡后得到的公式，更新第i+1次迭代時分配功率和拉格朗日乘子k＝1,2,…,K，n＝1,2,…,N；

S5、判斷拉格朗日乘子是否收斂，若是，則當前計算得到的分配功率矩陣為最終分配功率，若否，則將i＝i+1，并返回執行步驟S2。

進一步的，步驟S2中功率為：

表示第i次迭代時D2D用戶對l與蜂窩用戶n進行信道復用的分配功率，表示D2D用戶對l與D2D用戶對k之間在信道n的干擾信道響應，gⁿ為基站在信道n上到D2D用戶對k上的信道響應，表示高斯白噪聲的方差，R_min為蜂窩用戶的最低傳輸速率約束，k＝1,2,…,K，n＝1,2,…,N。

進一步的，步驟S3中根據和將第k個D2D用戶對的數據速率R_k進行一階凸近似后化簡為公式：

式中，是基站與D2D用戶對k之間的干擾信道，q_n是基站對蜂窩用戶n的發射功率，是D2D用戶對l到D2D用戶對k在信道n上的信道響應系數，表示第i次迭代時D2D用戶對l與蜂窩用戶n進行信道復用時所分配的發射功率，k＝1,2,…,K。

更進一步，步驟S4中更新后的第i+1次迭代時分配功率和拉格朗日乘子分別為：