一种基于NOMA的D2D用户和蜂窝用户共享方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115866567A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211484647.7(22)申请日2022.11.24(71)申请人南京邮电大学地址210003江苏省南京市鼓楼区新模范马路66号(72)发明人刘田田王斌王文鼐(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200专利代理师罗运红(51)Int.Cl.H04W4/70(2018.01)H04W16/14(2009.01)H04W24/02(2009.01)权利要求书3页说明书7页附图1页(54)发明名称一种基于NOMA的D2D用户和蜂窝用户共享方法(57)摘要本发明提出一种基于NOMA的D2D用户和蜂窝用户共享方法，该方法包括以下步骤：S1：构建由M个蜂窝用户和N个D2D对用户组成的单个小区系统中的上行通信链路场景，D2D用户复用蜂窝用户的频带资源进行设备到设备间直接通信；S2：通过用户分组方法对D2D用户分组，每组中包含两对D2D用户，每个D2D组中的D2D用户可以复用同一个蜂窝用户频谱资源；S3：在保证满足蜂窝用户和D2D用户的服务质量的约束下，建立基于最大化D2D吞吐量的多目标优化问题；S4：将多目标问题转化为单目标问题，计算每个D2D组中最优的功率分配问题，得出D2D组中满足单目标问题的D2D用户的最优发射功率；S5：应用比例公平分配理论为D2D组选择复用的蜂窝用户频谱资源，完成信道分配。CN115866567ACN115866567A权利要求书1/3页1.一种基于NOMA的D2D用户和蜂窝用户共享方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1：构建由M个蜂窝用户和N个D2D对用户组成的单个小区系统中的上行通信链路场景，D2D用户复用蜂窝用户的频带资源进行设备到设备间直接通信；S2：通过用户分组方法对D2D用户分组，每组中包含两对D2D用户，每个D2D组中的D2D用户可以复用同一个蜂窝用户频谱资源；S3：在保证满足蜂窝用户和D2D用户的服务质量的约束下，建立基于最大化D2D吞吐量的多目标优化问题；S4：将多目标问题转化为单目标问题，计算每个D2D组中最优的功率分配问题，得出D2D组中满足单目标问题的D2D用户的最优发射功率；S5：应用比例公平分配理论为D2D组选择复用的蜂窝用户频谱资源，完成信道分配。2.根据权利要求1所述的一种基于NOMA的D2D用户和蜂窝用户共享方法，其特征在于，步骤S1具体方法如下：S11:构建包含一个基站，M个蜂窝用户，N个D2D用户的单个小区系统的上行通信底层蜂窝网络，蜂窝用户用集合C表示，即C＝{C1,C2,…,Ck,…,CM}，每个蜂窝用户Ck被分配一个子信道SCi∈SC，SC＝{SC1,SC2,…SCk,...,SCM}，且所有子信道相互正交，D2D用户用集合D表示，即D＝{D2D1,D2D2,…,D2Dj,...,D2DN}，D2D用户复用蜂窝用户的信道频谱资源；S12：蜂窝用户以预设功率向基站发送信号，复用该蜂窝用户信道频谱资源的D2D用户接收端受到蜂窝用户的干扰后，应用基于NOMA的SIC技术将蜂窝用户干扰信号消除。3.根据权利要求2所述的一种基于NOMA的D2D用户和蜂窝用户共享方法，其特征在于，步骤S2具体方法如下：S21：计算所有N个D2D用户之间的距离；S22:建立一个D2D用户发射端和接收端之间距离的二维矩阵VN*N,，t≠r时，Vt,r的值为第t个D2D用户发射端和第r个D2D用户接收端之间的距离,t＝r时，设置Vt,r＝0,即对角线值为0，表示D2D用户直连链路通信之间的距离假设为0，并不表示D2D直连链路通信的实际距离；S23：从二维表中找到值最大的数据，该数据对应的行和列即为分到同一组中的两对D2D用户，选出分组后将该值设为0，表示已经分组的D2D用户不再参与分组；S24:重复S23，直到完成所有N个D2D分组。4.根据权利要求3所述的一种基于NOMA的D2D用户和蜂窝用户共享方法，其特征在于，步骤S3具体方法如下：S31：对于一个D2D组中的两对D2D用户分别为D2Dm和D2Dn，复用蜂窝用户CUk的频谱资源，蜂窝用户CUk需要满足的信干噪比如下：其中，是蜂窝用户Cuk发送信号的最大功率，hk,B是蜂窝用户CUk到基站的链路增益，hmB和hnB分别是D2Dm和D2Dn到基站的链路增益，是蜂窝用户CUk的最小信干噪比，和分别是D2Dm和D2Dn的发射功率，信道高斯白噪声为σ2；S32：当D2D组中用户收到来自蜂窝用户的干扰时，D2Dm和D2Dn消除蜂窝用户CUk的干2CN115866567A权利要求书2/3页扰，D2Dm和D2Dn满足运用NOMA的SIC技术消除蜂窝用户干扰的条件分别为：其中，hkm是蜂窝用户CUk到D2D