[發明專利]一種用于瑞利信道下的D2D蜂窩通信系統吞吐量優化方法

有效

• 申請號: 201710368790.2
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107277821B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 林世俊;李柯偉;石江宏
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14;H04W72/04;H04W72/08
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 朱凌

本發明公開的一種用于瑞利信道下的D2D蜂窩通信系統吞吐量優化方法，該方法將吞吐量被量化為所有用戶的平均傳輸速率求和問題，當系統中所有用戶的傳輸速率都達到最大時，系統的吞吐量也就達到最大。本發明所提出的優化方法通過交替對資源分配策略和SINR閾值進行優化，可以取得兩者之間的一個有益平衡，使系統的吞吐量最大化，與傳統的吞吐量優化方法相比，通過本發明的吞吐量優化方法可以提升13％?173％的吞吐量。

技術領域

本發明涉及一種用于瑞利信道下的D2D蜂窩通信系統吞吐量優化方法。

背景技術

隨著智能設備的普及，豐富多彩的無線業務隨之走進人們的日常生活中，從而導致了移動數據流量急劇增大。在這種情況下，頻譜資源匱乏問題就變得愈來愈突出。D2D通信技術的出現，能夠有效地緩解日益增長的數據流量與蜂窩網有限頻譜資源的矛盾問題。

在D2D蜂窩通信系統中，D2D用戶通過復用蜂窩用戶的頻譜資源來提高頻譜效率和網絡容量，但這同時也帶來了較大的干擾。因此，要想使系統吞吐量得到最大限度地提升，取決于如何進行合理地干擾管理。通過對資源分配策略進行優化，能夠減小系統中的干擾，從而提升系統吞吐量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于瑞利信道下的D2D蜂窩通信系統吞吐量優化方法，以實現系統的吞吐量最大化。

為達成上述技術目的，本發明的技術方法如下：

一種用于瑞利信道下的D2D蜂窩通信系統吞吐量優化方法，該優化方法應用的系統中D2D用戶與蜂窩用戶為多對一的關系，即蜂窩用戶的頻譜資源可以同時被多個D2D用戶復用，而D2D用戶只能復用一個蜂窩用戶的頻譜資源；該方法包括以下步驟：

步驟1、將系統的吞吐量用所有用戶的平均傳輸速率求和公式來表示，則系統吞吐量可以表示為：

受限于

式(1)中，蜂窩用戶數表示為C＝{c_i,1≤i≤|C}，D2D用戶數表示為D＝{d_j,1≤j≤|D}，為D2D用戶是否復用蜂窩用戶頻譜資源的指示符；

為蜂窩用戶c_i的平均傳輸速率，且：

為D2D用戶d_j的平均傳輸速率，且：

公式(2)和(3)中，表示u到v之間的信道增益；和表示D2D用戶d_j的兩個節點；E[g]表示信道增益的期望；表示從u到v成功傳輸時的SINR閾值；和分別是系統的SINR閾值的最小值和最大值；表示u的發送功率；N₀為噪聲功率譜密度，W為信道帶寬；

當給定一組指示符后，用聯盟分區L＝{L₁,L₂...L_i...L_|C|}表示D2D用戶與蜂窩用戶的資源復用關系，且對任何的i≠i'而言，

步驟2、優化資源分配，其具體分為三步：

步驟2.1：隨機生成一組資源分配指示符得到初始聯盟分區L_ini，并將其設置為當前聯盟分區L_cur，即L_cur＝L_ini；

令連續失敗次數B＝0，同時設置連續失敗次數閾值T(T＞0)，聯盟L_i中的蜂窩用戶c_i和其共享的D2D用戶對的總速率根據公式計算獲得，并執行步驟2.1.1和步驟2.1.2來對SINR閾值進行優化，以獲得聯盟L_i的總速率最大值