[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

本發明公開了一種基于端到端用戶成功傳輸的多用戶機會協同通信方法，可保障移動通信網絡中單小區內端到端通信用戶成功傳輸的平均概率最大化而對其多用戶機會協同通信進行調控以提高無線鏈路的可靠性和穩定性，同時限定端到端通信用戶的發射功率總和不超過限額功率以盡量減少對該小區內移動通信用戶的干擾，從而在移動通信網絡中利用空閑時隙為其他用戶進行協同通信以提高無線鏈路的可靠性和穩定性。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，具體涉及要一種在移動通信網絡中為保障端到端通信用戶成功傳輸的平均概率最大化進行多用戶機會協同通信的方法。

背景技術

機會通信隨著認知無線電技術的出現而獲得廣泛研究。在移動通信網絡中的D2D(DevicetoDevice,端到端)通信中，為提高頻譜使用效率，可使具有認知功能的無線通信終端通過伺機的方式工作在已授權的無線頻段內，而時分多址接入方式中進行數據業務傳輸的用戶會由于數據業務的突發特性而存在空閑時隙，由此可以利用空閑時隙為其他用戶進行協同通信以提高無線鏈路的可靠性和穩定性。通過對網絡內的用戶進行配對形成協同用戶對，協同用戶對可以利用機會協同通信在其空閑時隙為其配對的協同用戶進行業務傳輸。

發明內容

本發明所要解決的主要技術問題是：為保障移動通信網絡中單小區內端到端通信用戶成功傳輸的平均概率最大化而對其多用戶機會協同通信進行調控以提高無線鏈路的可靠性和穩定性，且端到端通信用戶需做到發射功率總和不超過限額功率以盡量減少對該小區內移動通信用戶的干擾。

本發明所提供的技術方案，包括如下內容：

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P_D可表示為：

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。

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

由冪指數的單調性分析可知，需要最大，也即是要求最大，因此該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：