[發明專利]一種D2D-U通信的混合接入方法

在審

• 申請號: 202210036374.3
• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN114390588A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 裴二榮;徐成義;宋珈銳;陶凱;黃一格
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W28/02
• 分類號: H04W28/02;H04W48/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種D2D-U通信的混合接入方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

S1:建立需要優化的目標函數；

S2:對DUTY-ON的D2D-U用戶進行最優功率分配；

S3:對D2D-U用戶的吞吐量進行排序，獲得待接入到DUTY-OFF的D2D-U用戶集合，以及可行解；

S4:計算最優的接入到DUTY-OFF的D2D-U用戶數量；

S5:對DUTY-ON的用戶進行功率再分配，根據設計的獎勵函數公式計算占空比和吞吐量。

2.根據權利要求1所述的一種D2D-U通信的混合接入方法，其特征在于：在步驟S1中，在步驟S1中，首先我們初始化D2D-U的通信場景，考慮了多用戶下LTE網絡的單個小區上行鏈路場景，其中包括一個坐落在中央的LTE基站和一個擁有個用戶的WiFiAP接入點，其中有N個蜂窩用戶表示為和M對D2D用戶表示為表示D2D對的發射端，表示D2D對的接收端。我們的目標是最大化D2D-U用戶的總吞吐量，當D2D-U用戶工作在DUTY-ON階段，會對蜂窩和其他的工作在DUTY-ON的D2D-U用戶產生干擾，當D2D-U用戶工作在DUTY-OFF階段，會對WiFi用戶產生干擾。

工作在DUTY-ON的D2D-U用戶的信噪比：

其中φ_m＝{0,1}表示為當φ_m＝0時，表示D2D-U用戶工作在DUTY-OFF階段；當φ_m＝1時表示D2D-U用戶工作在DUTY-ON階段。表示第m個D2D-U的發射和第i個蜂窩用戶的發射功率，g_m,m g_j,m表示第m個D2D-U用戶發射端到接收端的信道增益和第j個D2D-U發射端到第m對D2D-U接收端的功率干擾增益，g_i,m表示第i個蜂窩用戶到第j對D2D-U接收端的功率干擾增益。B表示免授權信道的帶寬，σ₀表示噪聲功率譜密度。因此可以獲得DUTY-ON的D2D-U總吞吐量表達式：

因為工作在DUTY-OFF的D2D-U用戶采用的是LBT接入到免授權頻段，因此D2D可以基于LBT與WiFi一起競爭信道，從而可以通過D2D反饋獲得WiFi的性能。我們考慮讓接入到DUTY-OFF階段的D2D用戶所獲得的平均吞吐量滿足最小閾值要求的設定，來保證WiFi用戶的QoS。D2D在DUTY-OFF階段的平均吞吐量表示為

因此工作在DUTY-OFF階段的D2D-U總吞吐吞吐量為：

D2D-U系統的總吞吐量：

所以優化目標可以表示為：

上式第一項表示為滿足D2D用戶在DUTY-ON的最低速率要求，上式第二項表示為蜂窩用戶滿足要求的最低速率，第三項占空比要滿足DUTY-ON和DUTY-OFF階段的D2D-U用戶最低吞吐量要求，第四項表示D2D用戶的發射功率限制范圍。

3.根據權利要求2所述的一種D2D-U通信的混合接入方法，其特征在于：在步驟S2中，首先考慮D2D-U用戶都工作在DUTY-ON階段，因此我們需要對D2D-U用戶進行最優功率分配。因此有表達式：

很明顯以上問題是一個非凸問題，因此在計算上不允許直接得到最優值，將其轉化為凸優化問題可以更容易地解決。我們將目標函數重寫為：

其中，

顯然，f(p)，g(p)是關于p的嚴格凹函數。約束條件重寫為線性形式：

因此，問題的解集是個凸集。顯然存在g(p)的偏導數：

因此優化可以由凹凸過程來解決。凹凸過程的主要思想是通過圍繞當前點的一階泰勒展開迭代線性化D.C.目標函數的凸部分。因此對g(p)進行一階近似得到然后，所解決的問題近似為凸優化問題：

下面采用迭代方法，迭代過程將生成改進可行解序列p^(k)。從可行解的p(0)初始化，在第k次迭代時生成p^(k+1)：

可以通過凸優化工具有效的解決。