[發明專利]FD-D2D基于信道分配與功率控制聯合優化方法

有效

• 申請號: 201810354263.0
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108600999B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 曲樺;王璐;趙季紅;任塨曄
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04W4/70
• 分類號: H04W4/70;H04W52/24;H04W72/08;H04L5/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.FD-D2D基于信道分配與功率控制聯合優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)求解小區中蜂窩用戶與FD-D2D用戶的信噪比；

2)求解FD-D2D用戶的傳輸速率；

3)建立存在多對FD-D2D用戶的優化模型；

4)將步驟3)中的優化模型拆分為功率控制和信道資源分配兩個問題；

5)提出信道資源分配優化算法，根據蜂窩用戶與FD-D2D用戶的不同比例，將信道分配方式分為以下兩種情況：

當M≥N時，M為蜂窩用戶的數量，N為FD-D2D用戶數量，通過以下步驟求解道資源分配：

第一步，所有FD-D2D用戶可通過復用蜂窩用戶鏈路進行通信，即：

其中，λ_i,j∈{0,1}：表示FD-D2D對是否復用蜂窩用戶的信道資源；當第i對FD-D2D用戶復用第j個蜂窩用戶的信道資源時，λ_i,j＝1；其他情況下λ_i,j＝0；

第二步，遍歷蜂窩小區中的所有的FD-D2D用戶和蜂窩用戶并計算對應的平均路徑增益即：

其中，為蜂窩用戶j到第i對FD-D2D用戶k的信道增益；

第三步，先采用降序對矩陣中的第i行，即將第i行的進行降序排序，然后取最大路徑增益時對應的蜂窩用戶的編號j(1)，j(1)代表FD-D2D用戶所選擇復用的蜂窩用戶的編號；然后從集合中去除元素j(1)，更新集合表示未被配對的蜂窩用戶的集合；

當MN時，此時蜂窩用戶的數量少于FD-D2D用戶數量，通過以下步驟求解道資源分配：

第一步，通信的M個FD-D2D用戶通過復用蜂窩用戶的信道進行通信，其余N-M個FD-D2D用戶，直接復用基站資源通信，即：

第二步，遍歷蜂窩小區中的所有的FD-D2D用戶和蜂窩用戶并計算對應的平均路徑增益即：

第三步，降序對矩陣中的第j列，即將第j列的進行降序排序，然后取最大路徑增益時對應的蜂窩用戶的編號i(1)，i(1)代表FD-D2D用戶所選擇的復用的蜂窩用戶的編號，然后從集合中去除元素i(1)，更新集合表示未被配對的D2D用戶的集合；

6)在信道資源分配的基礎上求解最優傳輸功率：將步驟5)得到的{λ_i,j}值帶入步驟3)中的建立的優化模型得到一個非凸問題，通過變換將其轉化為凸優化問題，求解出蜂窩用戶和FD-D2D用戶的最優傳輸功率。

2.根據權利要求1所述的FD-D2D基于信道分配與功率控制聯合優化方法，其特征在于，所述步驟1)具體包括以下步驟：

小區中隨機分布著個蜂窩用戶和對FD-D2D用戶，上述所有用戶相對靜止；FD-D2D用戶通過復用蜂窩用戶的上行信道資源進行通信；每對FD-D2D用戶中均包含兩個用戶為d₁和d₂；小區中系統總帶寬為W，每個用戶可進行通信的帶寬為第i對FD-D2D用戶d₁、d₂和蜂窩用戶j的信噪比分別為：

其中，為當第i對FD-D2D用戶k(k∈{1,2})的發射功率；為蜂窩用戶j的發射功率；為第i對FD-D2D用戶中兩個用戶之間的信道增益；為第i對FD-D2D用戶k到基站的信道增益；為蜂窩用戶j到基站的信道增益；η為剩余噪聲比重；N₀為噪聲功率譜密度。

3.根據權利要求1所述的FD-D2D基于信道分配與功率控制聯合優化方法，其特征在于，所述的步驟2)具體包括如下步驟：根據香農公式，第i對FD-D2D用戶中第k個終端的傳輸速率表示為