[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

本發明公開了一種FD?D2D基于信道分配與功率控制聯合優化方法，首先基于FD?D2D用戶到蜂窩用戶的信道增益進行信道分配，在此基礎上，通過一系列變換將待解的非凸問題轉化為凸優化問題，由此得到FD?D2D用戶的最優發射功率。針對全雙工設備直通通信中的干擾管理問題，在滿足蜂窩用戶的信干噪比要求的條件下，將干擾管理問題建模為最大化FD?D2D用戶總的吞吐量的問題，本發明在保證蜂窩用戶性能的前提下，能夠有效提高FD?D2D用戶的傳輸速率。

技術領域

本發明屬于5G無線通信技術領域，具體涉及一種FD-D2D基于信道分配與功率控制聯合優化方法。

背景技術

隨著局域應用和智能終端的不斷涌現，近距離移動數據業務迅速增多，FD-D2D技術被廣泛的討論和研究。FD-D2D通信重要的一個特點是FD-D2D用戶數據不經過基站轉發，而直接在FD-D2D用戶終端之間傳輸，這不僅可以提高頻譜利用率，還可以降低終端能耗。

全雙工設備直通(FD-D2D,full duplex device-to-device)通信傳輸技術已成為下一代無線通信必不可少的技術之一。

為了減少蜂窩用戶和FD-D2D用戶之間的干擾，本發明在多對FD-D2D用戶的場景中，聯合優化蜂窩用戶和FD-D2D用戶的信道分配和發射功率，在滿足蜂窩用戶信干噪比要求的條件下最大化FD-D2D用戶的傳輸速率。實際上，信道分配和功率控制相互耦合，并且信道分配屬于組合優化問題，很難通過經典方法求解上述問題的最優解。

目前，現在的技術方案具有如下缺點：在當前的FD-D2D通信研究中，現今多數應用中的SINR模型僅針對單對FD-D2D用戶的功率控制和信道資源分配，均沒有考慮正交頻分復用(OFDM,orthogonal frequency division multiplexing)系統中多對FD-D2D用為戶對蜂窩用戶的影響以及信道資源分配的問題。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺陷，本發明針對全雙工設備直通(FD-D2D,fullduplex device-to-device)通信中的干擾管理問題，提出了一種FD-D2D基于信道分配與功率控制聯合優化方法，在滿足蜂窩用戶的信干噪比要求的條件下，將干擾管理問題建模為最大化FD-D2D用戶總的吞吐量的問題，為求解上述問題，首先基于FD-D2D用戶到蜂窩用戶的信道增益進行信道分配，在此基礎上，通過一系列變換將待解的非凸問題轉化為凸優化問題，由此得到FD-D2D用戶的最優發射功率。本發明在保證蜂窩用戶性能的前提下，能夠有效提高FD-D2D用戶的傳輸速率。

為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：FD-D2D基于信道分配與功率控制聯合優化方法，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：

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：