一种基于D2D通信的联合无线资源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CN107172706A(43)申请公布日2017.09.15(21)申请号201710498706.9(22)申请日2017.06.27(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)专利代理机构成都宏顺专利代理事务所(普通合伙)51227代理人周永宏(51)Int.Cl.H04W52/26(2009.01)H04W24/04(2009.01)H04W52/24(2009.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称一种基于D2D通信的联合无线资源分配和功率控制方法(57)摘要本发明公开一种基于D2D通信的联合无线资源分配和功率控制方法，应用于无线通讯技术领域；采用基于GP(GeometricProgramming几何规划)的无线资源分配和功率控制算法，将D2D(Device-to-Device，设备到设备)用户和蜂窝用户的QoS(Qualityofservice服务质量)纳入决策相关因素，综合考虑D2D用户对和蜂窝用户的功率限制，求得所有D2D用户对总速率；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。CN107172706ACN107172706A权利要求书1/3页1.一种基于D2D通信的联合资源分配和功率控制方法，其特征在于，包括：根据模拟的真实上行链路通信场景得到第一优化问题；通过设定每条信道资源被所有的D2D用户对复用，将第一优化问题转化为第二优化问题；基于几何规划，求解第二优化问题得到资源分配结果，并根据资源分配结果将第一优化问题转化为满足几何规划的第三优化问题，对第三优化问题进行迭代求解得到各用户功率与最大化小区内D2D用户对速率和。2.根据权利要求1所述的一种基于D2D通信的联合资源分配和功率控制方法，其特征在于，所述模拟的真实上行链路通信场景具体为：N个蜂窝用户与D个D2D用户对随机分布在小区内，令表示蜂窝用户的集合，表示D2D用户对的集合；D2D用户对之间的距离分布于一定范围内；N个蜂窝用户随机分布，且小区内共有N条信道，每个蜂窝用户单独使用一条信道，进而构成一个上行通信网络场景。3.根据权利要求1所述的一种基于D2D通信的联合资源分配和功率控制方法，其特征在于，所述第一优化问题为：以最大化D2D用户对速率和为目标函数，分别以蜂窝用户的服务质量、蜂窝用户的功率、D2D用户对的服务质量、D2D用户对的功率以及分配指示符的取值为约束条件，得到第一优化问题。4.根据权利要求3所述的一种基于D2D通信的联合资源分配和功率控制方法，其特征在于，所述第一优化问题表达式如下：s.t.其中，P1表示第一优化问题的目标函数，表示第n个蜂窝用户的信噪比，表示第n个蜂窝用户功率，表示第d个D2D用户对复用信道n的资源时的信噪比(SINR)，表示第d个D2D用户对复用信道n的资源时的功率，αn,d表示无线资源分配指示符，αn,d＝1代表D2D用户对d复用了蜂窝用户n的资源，αn,d＝0代表D2D用户对d没有复用蜂窝用户n的资源；表示蜂窝用户需要满足的的最小信噪比，rreq表示D2D用户对需要满足的的最小传输速率，表示蜂窝用户的最大功率，Pmax表示D2D用户对的最大功率。5.根据权利要求1所述的一种基于D2D通信的联合资源分配和功率控制方法，其特征在于，所述第二优化问题具体为：设定每条信道资源被所有D2D用户对复用；以最小化系统功率为目标函数，将第一优化问题转化为第二优化问题。6.根据权利要求5所述的一种基于D2D通信的联合资源分配和功率控制方法，其特征在于，所述第二优化问题表达式为：2CN107172706A权利要求书2/3页s.t.其中，hn,d,B表示蜂窝用户n对D2D用户对接收端的增益的归一化，gn,B表示蜂窝用户n到基站的增益的归一化，hn,n,d表示蜂窝用户n对D2D用户对接收端的增益的归一化，hn,d',d表示复用同一信道资源n的D2D用户对d′发送端到D2D用户对d接收端增益的归一化，表示第d′个D2D用户对复用信道n的资源时的功率。7.根据权利要求1所述的一种基于D2D通信的联合资源分配和功率控制方法，其特征在于，所述对几何规划问题进行求解得到各用户功率与最大化小区内D2D用户对速率和，具体为：首先，将第二优化问题中的D2D用户对的QoS约束变换为下式作为新的D2D用户对的QoS约束：其中，hn,n,d表示蜂窝用户n对D2D用户对接收端的增益的归一化，hn,d,d表示D2D用户对的信道增益，hn,d',d表示复用同一信道资源n的D2D用户对d′发送端到D2D用户对d接收端增益的归一化，表示第d′个D2D用户对复用信道n的资源时的功率，