[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

说明书

本发明公开的一种用于瑞利信道下的D2D蜂窝通信系统吞吐量优化方法，该方法将吞吐量被量化为所有用户的平均传输速率求和问题，当系统中所有用户的传输速率都达到最大时，系统的吞吐量也就达到最大。本发明所提出的优化方法通过交替对资源分配策略和SINR阈值进行优化，可以取得两者之间的一个有益平衡，使系统的吞吐量最大化，与传统的吞吐量优化方法相比，通过本发明的吞吐量优化方法可以提升13％‑173％的吞吐量。

技术领域

本发明涉及一种用于瑞利信道下的D2D蜂窝通信系统吞吐量优化方法。

背景技术

随着智能设备的普及，丰富多彩的无线业务随之走进人们的日常生活中，从而导致了移动数据流量急剧增大。在这种情况下，频谱资源匮乏问题就变得愈来愈突出。D2D通信技术的出现，能够有效地缓解日益增长的数据流量与蜂窝网有限频谱资源的矛盾问题。

在D2D蜂窝通信系统中，D2D用户通过复用蜂窝用户的频谱资源来提高频谱效率和网络容量，但这同时也带来了较大的干扰。因此，要想使系统吞吐量得到最大限度地提升，取决于如何进行合理地干扰管理。通过对资源分配策略进行优化，能够减小系统中的干扰，从而提升系统吞吐量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于瑞利信道下的D2D蜂窝通信系统吞吐量优化方法，以实现系统的吞吐量最大化。

为达成上述技术目的，本发明的技术方法如下：

一种用于瑞利信道下的D2D蜂窝通信系统吞吐量优化方法，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，即蜂窝用户的频谱资源可以同时被多个D2D用户复用，而D2D用户只能复用一个蜂窝用户的频谱资源；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