[发明专利]一种用于瑞利信道下的D2D蜂窝通信系统吞吐量优化方法

权利要求书

1.一种用于瑞利信道下的D2D蜂窝通信系统吞吐量优化方法，其特征在于，该优化方法应用的系统中D2D用户与蜂窝用户为多对一的关系；该方法包括以下步骤：

步骤1、将系统的吞吐量用所有用户的平均传输速率求和公式来表示，则系统吞吐量可以表示为：

受限于

式(1)中，蜂窝用户数表示为C＝{c_i,1≤i≤|C|}，D2D用户数表示为D＝{d_j,1≤j≤|D|}，为D2D用户是否复用蜂窝用户频谱资源的指示符；

为蜂窝用户c_i的平均传输速率，且：

为D2D用户d_j的平均传输速率，且：

公式(2)和(3)中，表示u到v之间的信道增益；和表示D2D用户d_j的两个节点；E[g]表示信道增益的期望；表示从u到v成功传输时的SINR阈值；和分别是系统的SINR阈值的最小值和最大值；表示u的发送功率；N₀为噪声功率谱密度，W为信道带宽；

当给定一组指示符后，用联盟分区L＝{L₁,L₂...L_i...L_|C|}表示D2D用户与蜂窝用户的资源复用关系，且对任何的i≠i'而言，

步骤2、优化资源分配，其具体分为三步：

步骤2.1：随机生成一组资源分配指示符得到初始联盟分区L_ini，并将其设置为当前联盟分区L_cur，即L_cur＝L_ini；

令连续失败次数B＝0，同时设置连续失败次数阈值T(T＞0)，联盟L_i中的蜂窝用户c_i和其共享的D2D用户对的总速率根据公式计算获得，并执行步骤2.1.1和步骤2.1.2来对SINR阈值进行优化，以获得联盟L_i的总速率最大值

步骤2.1.1：使蜂窝用户c_i的平均传输速率达到最大值的最优SINR阈值为其中满足：

步骤2.1.2：使D2D用户对d_j的平均传输速率达到最大值的最优SINR阈值为其中，满足：

得到系统初始最大总速率并令

步骤2.2：如果B＝T，算法结束并输出否则进入步骤2.3；

步骤2.3，其包括以下步骤：

步骤2.3.1：在一个联盟中L_i随机地选择一个D2D用户对d_j；

步骤2.3.2：随机地选择一个联盟L_i'∈L_cur\{L_i}；

步骤2.3.3：联盟L_i中的蜂窝用户c_i和其共享的D2D用户对的总速率可根据公式计算获得，并执行以下步骤来对SINR阈值进行优化，以获得联盟L_i\{d_j}和L_i'∪{d_j}的总速率最大值

步骤2.3.3.1：使蜂窝用户c_i的平均传输速率达到最大值的最优SINR阈值为其中满足：

步骤2.3.3.2:使D2D用户对d_j的平均传输速率达到最大值的最优SINR阈值为其中，满足：

若则继续进入步骤2.3.4，否则，B＝B+1，然后返回步骤2.2；

步骤2.3.4：将D2D用户对d_j从联盟L_i转移到联盟L_i'中去；

步骤2.3.5：按照如下方式更新当前联盟分区

(L_cur\{L_i,L_i'})∪{L_i\{d_j},L_i'∪{d_j}}→L_cur；同时令B＝0，然后返回步骤2.3。