[發明專利]基于端到端用戶成功傳輸的多用戶機會協同通信方法

在審

• 申請號: 202211133356.3
• 申請日: 2022-09-17
• 公開（公告）號: CN115604685A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 黃隆勝;謝婉琪;祝鈺;高連峰;朱赟
• 申請（專利權）人: 贛南師范大學
• 主分類號: H04W4/70
• 分類號: H04W4/70;H04W28/16;H04W52/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于端到端用戶成功傳輸的多用戶機會協同通信方法，其特征在于，包括：建立D2D通信用戶成功傳輸的平均概率最大化的數學模型；獲取D2D通信用戶的發射功率；構建D2D通信用戶的初始化過程和一般運行過程。

2.根據權利要求1所述的基于端到端用戶成功傳輸的多用戶機會協同通信方法，其特征在于，所述建立D2D通信用戶成功傳輸的平均概率最大化的數學模型包括以下內容：

設在移動通信網絡中單小區內有N個低速移動的移動通信用戶和M個低速移動的D2D通信用戶，其中D2D通信采用時分多址進行機會協同模式，且每個D2D通信用戶在該小區內存在一個與其協同的用戶可共同構成協同用戶對，網絡內任何兩個用戶之間都是窄帶且滿足瑞利分布的無線信道，當D2D通信用戶的信干噪比低于門限γ_D時，D2D通信發生中斷，則D2D通信用戶m與其協同的用戶成功傳輸的概率可表示為P_D；設定在一幀內M個D2D通信用戶都嘗試進行一次D2D通信，且為減少D2D通信用戶對移動通信用戶的通信干擾，設定其中p_MAX為D2D用戶發射功率限額，由此可建立M個D2D通信用戶成功傳輸的平均概率最大化的數學模型

其中，h_n,m為移動通信用戶n與D2D通信用戶m之間滿足瑞利分布的信道衰落系數，p_m為D2D通信用戶的發射功率，p_n為移動通信用戶的發射功率，γ_D為D2D通信用戶成功傳輸的信干噪比門限，α為路損系數，N₀為加性高斯白噪聲的方差，d_n,m為移動通信用戶n與D2D通信用戶m之間的距離，d_m,D為D2D通信用戶m與其協同的用戶之間的距離。

3.根據權利要求1所述的基于端到端用戶成功傳輸的多用戶機會協同通信方法，其特征在于，所述獲取D2D通信用戶的發射功率求解的方法為：

由冪指數的單調性分析可知，需要最大，也即是要求最大，因此數學模型可轉化為求包含拉格朗日系數λ的目標函數F(p_m,λ)：

由F(p_m,λ)對p_m求一階導數和二階導數可得：

令一階導數為0時，由可知明顯小于0，則可知F(p_m,λ)存在極大值，此時由可得：

由此可獲取D2D通信用戶的發射功率p_m的表達式為：

。

4.根據權利要求1所述的基于端到端用戶成功傳輸的多用戶機會協同通信方法，其特征在于，所述構建D2D通信用戶的初始化過程和一般運行過程包括以下步驟：

D2D通信用戶的初始化過程：移動通信網絡中單小區內原有N個低速移動的移動通信用戶和M個低速移動的D2D通信用戶，根據D2D通信用戶m與其協同的用戶成功傳輸的歷史數據制定γ_D，當某一D2D通信用戶進入小區后準備在t幀進行D2D通信，則該小區基站使用t-1幀的相關數據給該D2D通信用戶進行發射功率p_m(t)的賦值并分配時隙：

D2D通信用戶的一般運行過程：在t幀結束后，基站更新用戶的位置信息和無線信道衰落狀況，并統計D2D通信用戶m與其協同的用戶成功傳輸次數，若用戶成功傳輸次數的平均概率降低則判斷是否調整γ_D(t-1)，若用戶成功傳輸次數的平均概率未降低則則維持γ_D(t-1)；而后統計h_n,m(t)、p_n(t)、d_m,D(t)和d_n,m(t)等數據，并給t+1幀時M+1個D2D通信用戶的發射功率p_m(t+1)進行賦值：

在t+1幀結束后，D2D通信用戶需要向小區內基站報告下一幀是否參與，以及位置移動狀況，如在小區邊緣則結束當前小區內的一般運行過程，到目的小區后再由初始化過程進行協同通信。