发明授权-201610399993.3-一种单蜂窝下D2D通信的能耗优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号CN106102145B(45)授权公告日2019.08.13(21)申请号201610399993.3(56)对比文件(22)申请日2016.06.08CN103533529A,2014.01.22,CN105451322A,2016.03.30,(65)同一申请的已公布的文献号CN104768213A,2015.07.08,申请公布号CN106102145ACN103796317A,2014.05.14,(43)申请公布日2016.11.09CN103249007A,2013.08.14,(73)专利权人厦门大学王元，赵季红，唐睿，曲桦，董姣姣.《D2D多播地址361006福建省厦门市思明区思明南场景下面向节能的资源分配机制》.《西安电子科路422号技大学学报》.2016,王琪.《一种LTE网络D2D通信的干扰控制方(72)发明人林世俊刘文涛石江宏案》.《无线电工程》.2015,(74)专利代理机构厦门市新华专利商标代理有审查员丁滔限公司35203代理人朱凌(51)Int.Cl.H04W52/02(2009.01)H04W72/04(2009.01)权利要求书3页说明书9页附图3页(54)发明名称一种单蜂窝下D2D通信的能耗优化方法(57)摘要本发明一种单蜂窝下D2D通信的能耗优化方法，提出了一种基于二分图最优匹配的D2D用户资源分配策略，在不超过系统容量的前提下，选择合适的时间，选择合适的蜂窝链路与D2D传输链路配对，使得系统能耗最优化；通过实验表明，基于匈牙利算法的最优分配策略相比最大功率传输而言，能量损耗能减少40%，并且随着用户数的增加，节能更加明显；更进一步，最优分配策略和一些常见的基于距离的分配策略如最近分配、最远分配、随机分配相比，能耗也是各种分配策略中最低的，可以代替传统的最大功率传输方案和基于距离进行资源分配的方案。CN106102145BCN106102145B权利要求书1/3页1.一种单蜂窝下D2D通信的能耗优化方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、D2D通信系统中，与基站通信的终端称为蜂窝终端CUE，通过D2D技术直接与其他终端通信的终端，称为D2D终端，假设在系统中存在着个数少于蜂窝链路数量的D2D传输链路，CUE和D2D终端随机存在于蜂窝中的任意位置，D2D传输链路共享蜂窝链路的上行频谱资源，且每条D2D传输链路最多只共享一条蜂窝链路的上行频谱资源，CUE都是通过TDMA的方式向基站发送数据，由于D2D传输链路少于蜂窝链路数，必然有一部分蜂窝链路有D2D传输链路配对，而另一部分蜂窝链路没有D2D传输链路配对；步骤2、用二分图描述单蜂窝中的资源分配，即n个蜂窝链路和m个D2D传输链路做最优匹配，进一步，构建拓展的二分图，在D2D链路集合中添加n-m个虚拟的D2D传输链路，即n条蜂窝链路和n条D2D传输链路，该n条D2D传输链路包括m条真实的D2D传输链路和n-m条虚拟的D2D传输链路；假定Eij(tij)为第i条蜂窝上行链路和第j条D2D传输链路配对时第i条蜂窝上行链路和第j条D2D传输链路的总能耗，其中，当第j条D2D传输链路是真实的D2D传输链路时其中为第i条蜂窝上行传输链路的发送功率，即为第j条D2D链路的发送功率,即其中,tij为第i条蜂窝上行链路和第j条D2D传输链路配对的时间，θ是功率放大器的能量转换效率、pα是电路功率、pβ是空闲功率、w是信道带宽,为第i个蜂窝用户发送数据的速率要求,为第j条D2D传输链路数据发送方发送数据的速率要求，σ2为系统高斯白噪声的平均功率，为第j条D2D传输链路数据发送方到数据接收方的信道增益，是第i个蜂窝用户到基站的信道增益，为第j条D2D传输链路数据发送方到基站的信道增益，为第i个蜂窝用户到第j条D2D传输链路数据接收方的信道增益；2CN106102145B权利要求书2/3页当第j条D2D传输链路不是真实的D2D传输链路时其中每条链路的最优时间为通过搜索得到的使Eij(tij)值最小的时间tij；步骤3、采用n×n矩阵D来表示此拓展的二分图，其元素Dij表示第i个蜂窝上行链路和第j个D2D传输链路共享资源时的最优总能耗，定义n×n的矩阵T，其元素表示各条链路的最优时间；用n×n的0-1矩阵Z表示此系统下的最优分配，其元素Zij＝1表示第i条蜂窝上行链路和第j条D2D传输链路配对，反之，Zij＝0表示第i条蜂窝上行链路和第j条D2D传输链路不配对，则系统的总能耗Etotal表示为:这里的最优矩阵Z通过匈牙利算法求得；步骤4、当通过步骤3找到最优分配时，由于每条链路的时间都是最优的，但是还不能保证归一化的时间和不大于1，如果总时间大于1，必然存在一部分用户不能完成数据传输的任务，当存在此