中继增强D2D通信的联合无线信道分配和功率控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110049473A(43)申请公布日2019.07.23(21)申请号201910314147.0(22)申请日2019.04.18(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人黄晓燕成英楠吴凡冷甦鹏(74)专利代理机构成都虹盛汇泉专利代理有限公司51268代理人王伟(51)Int.Cl.H04W4/70(2018.01)H04W52/26(2009.01)H04W52/30(2009.01)H04W52/38(2009.01)H04W52/46(2009.01)权利要求书2页说明书9页附图2页(54)发明名称中继增强D2D通信的联合无线信道分配和功率控制方法(57)摘要本发明公开一种中继增强D2D通信的联合无线信道分配和功率控制方法，针对现有技术对实际通信场景中对蜂窝用户和D2D用户的QoS都有要求，且需要对蜂窝用户、D2D用户和中继节点的功率进行控制不能兼顾的问题；本发明基于高可靠度的网络场景，将D2D用户和蜂窝用户的QoS纳入决策相关因素，综合考虑D2D用户、蜂窝用户和中继节点的功率限制，确定待求解目标函数，并提出基于GP的求解方法，得系统内所有用户总功率消耗；可以有效满足上行D2D通信网络中的高速率、低功率的可靠传输。CN110049473ACN110049473A权利要求书1/2页1.中继增强D2D通信的联合无线信道分配和功率控制方法，其特征在于，包括：S1、在模拟的真实链路场景下，以最小化系统总功率消耗为目标函数，分别以蜂窝用户服务质量、D2D用户服务质量、蜂窝用户的功率限制、D2D用户的功率限制、中继节点的功率限制、信道复用情况、通信模式为约束条件，确定第一优化问题；S2、根据信道质量确定通信模式，将第一优化问题转化为第二优化问题；S3、根据确定的信道复用情况，将第二优化问题转化为第三优化问题；所述信道复用情况为：每条信道资源被所有D2D用户复用；S4、通过求解第三优化问题，得到信道分配方式；S5、根据步骤S4得到的信道分配方式，将第二优化问题转化为第四优化问题；S6、通过对第四优化问题进行求解，得到各用户功率与最小化系统功率消耗。2.根据权利要求1所述的中继增强D2D通信的联合无线信道分配和功率控制方法，其特征在于，D2D通信模式包括：直接通信、中继通信。3.根据权利要求2所述的中继增强D2D通信的联合无线信道分配和功率控制方法，其特征在于，所述模拟的真实链路场景包括：K个蜂窝用户、L对D2D用户、M个中继设备，K个蜂窝用户与L对D2D用户随机分布在小区内，M个中继设备均匀分布在小区内，M>L，小区内共有K条信道，每个蜂窝用户单独使用一条信道，每个D2D用户可复用多个蜂窝用户的信道资源且每个蜂窝用户的资源可被多个D2D用户复用，每个中继仅能为一条D2D链路提供服务，一条D2D链路也只能选择一个中继节点进行中继通信；将每个调度周期分为两个时长相等的时隙，蜂窝用户在两个时隙内均向基站发送数据，直接通信D2D链路发送端在两个时隙内均向对应的接收端发送数据，中继通信D2D链路的发送端在第一个时隙向其选择的中继节点发送数据，然后中继节点在第二个时隙将数据转发给对应的接收端。4.根据权利要求2所述的中继增强D2D通信的联合无线信道分配和功率控制方法，其特征在于，通信模式确定过程为：若则该D2D链路选择中继通信模式，反之，该D2D链路选择直接通信模式；其中γl表示D2D链路的瞬时信噪比，表示D2D发送端ls到中继节点m的瞬时信噪比，表示中继节点m到D2D接收端lr的瞬时信噪比。5.根据权利要求4所述的中继增强D2D通信的联合无线信道分配和功率控制方法，其特征在于，D2D链路选择中继节点，具体为：选择能使值最大的中继节点作为该D2D用户的中继节点；其中，γmB表示基站与中继节点之间的瞬时信噪比。6.根据权利要求5所述的中继增强D2D通信的联合无线信道分配和功率控制方法，其特征在于，步骤S4采用几何规划和放缩，对第三优化问题进行求解。7.根据权利要求6所述的中继增强D2D通信的联合无线信道分配和功率控制方法，其特征在于，所述信道分配方式具体为：通过求解第三优化问题，得到各D2D用户在复用不同信道资源时的发射功率；对于任意D2D用户与任意蜂窝用户，当D2D用户复用信道资源时的发射功率大于或等于τ时，则该D2D用户复用了该蜂窝用户的资源；否则该D2D用户未复用该蜂窝用户的资源，τ是信道分配规则中给定的容错率。8.根据权利要求6所述的中继增强D2D通信的联合无线信道分配和功率控制方法，其特2CN110049473A权利要求书2/2页征在于，步骤S5所述第四优化问题中的D2D用户的服务质量约束为：在求解第