[发明专利]全双工蜂窝移动通信系统中基于功率分配的干扰控制方法

权利要求书

1.一种全双工蜂窝移动通信系统中基于功率分配的干扰控制方法，其特征在于，包括：

根据预先给定的半双工D2D通信速率理论可达目标门限范围中的一个目标门限、半双工蜂窝上行用户与全双工基站的最大发射功率、最小发射功率以及半双工D2D发射用户理论可行的发射功率约束条件，得到资源复用场景下半双工D2D发射用户的发射功率需满足的新约束条件；

其中，全双工蜂窝移动通信系统中，全双工蜂窝通信速率的计算表达式及各发射设备的发射功率约束条件为：

其中，R_C为全双工蜂窝上行通信速率与下行通信速率之和，P_Cu、P_B、P_Dt分别为半双工蜂窝上行用户、全双工基站、半双工蜂窝下行用户的实际发射功率，分别为半双工蜂窝上行用户、全双工基站、半双工蜂窝下行用户最大的发射功率；p_Cu、p_B、p_Dt分别表示对半双工蜂窝上行用户、全双工基站、半双工蜂窝下行用户的归一化发射功率；γ_CuB、γ_BCd、γ_DtB、γ_DtCd分别为半双工蜂窝上行用户到全双工基站的通信链路、全双工基站到半双工蜂窝下行用户的通信链路、半双工D2D发射用户到全双工基站的干扰链路、半双工D2D发射用户到半双工蜂窝下行用户的干扰链路的信噪比；h_CuB、h_BCd、h_DtB、h_DtCd为相应链路的信道衰落系数；g_CuB＝|h_CuB|²、g_BCd＝|h_BCd|²、g_DtB＝|h_DtB|²、g_DtCd＝|h_DtCd|²为相应链路的信道增益；σ²为热噪声参数；β表示残余自干扰对热噪声的提升系数；

半双工D2D通信速率的计算表达式为：

其中，R_DtDr为半双工D2D通信速率，P_Cu、P_B、P_Dt分别为半双工蜂窝上行用户、全双工基站、半双工蜂窝下行用户的实际发射功率，分别为半双工蜂窝上行用户、全双工基站、半双工蜂窝下行用户最大的发射功率；p_Cu、p_B、p_Dt分别表示对半双工蜂窝上行用户、全双工基站、半双工蜂窝下行用户的归一化发射功率；γ_DtDr、γ_CuDr、γ_BDr分别表示半双工D2D的通信链路、半双工蜂窝上行用户到半双工D2D接收用户的干扰链路、全双工基站到半双工D2D接收用户的干扰链路的信噪比；h_DtDr、h_CuDr及h_BDr分别为相应链路的信道衰落系数；g_DtDr＝|h_DtDr|²、g_CuDr＝|h_CuDr|²及g_BDr＝|h_BDr|²分别表示相应链路的信道增益；

所述资源复用场景下半双工D2D发射用户的发射功率需满足的新约束条件的表达式为：

其中，R_DT为预先给定的半双工D2D通信速率理论可达目标门限范围中的一个目标门限；a₁、a₂分别表示当半双工蜂窝上行用户与全双工基站的归一化发射功率都取最小值0或最大值1时半双工D2D发射用户采用的最大与最小发射功率；

基于给定的半双工D2D通信速率目标门限与该门限下基于新约束条件的可行半双工D2D发射用户的发射功率、全双工基站的最大与最小发射功率以及半双工蜂窝上行用户发射功率约束条件，简化得到全双工蜂窝通信速率与半双工蜂窝上行用户发射功率的对应关系及半双工蜂窝上行用户发射功率的新约束条件；

其中，通过对半双工D2D通信速率的计算表达式进行转化，简化得到表达式并用s表示为：

其中，当R_DT与p_Dt给定后，上述表达式s将为一定值；

所述全双工蜂窝通信速率与半双工蜂窝上行用户发射功率的对应关系的计算表达式为：

b＝p_Dtγ_DtB；

c＝p_Dtγ_DtCd；

其中，β表示全双工基站处的残余自干扰将基站处的噪声提升的倍数；

半双工蜂窝上行用户发射功率的新约束条件为：

0≤p_Cu≤1；

或者半双工蜂窝上行用户发射功率的新约束条件为：

基于凸优化理论、KKT条件以及全双工蜂窝通信速率最大化原则，计算得到该可行半双工D2D发射用户的发射功率所对应的理论最优半双工蜂窝上行用户发射功率；

其中，无约束条件下所述最优的半双工蜂窝上行用户发射功率的计算表达式为：

其中，为无约束条件下最优的半双工蜂窝上行用户发射功率；

结合全双工基站的发射功率与半双工蜂窝上行用户发射功率的联系，获得相应最优的全双工基站发射功率；基于所求半双工蜂窝上行用户与全双工基站的发射功率，获得相应全双工蜂窝通信速率；

其中，通过无约束条件下最优的半双工蜂窝上行用户发射功率与对应可取的约束区间，求得满足可取的功率约束条件的最优半双工蜂窝上行用户发射功率的方法包括：

判断无约束条件下最优的半双工蜂窝上行用户发射功率是否满足该发射用户发射功率的新约束条件；

若无约束条件下最优的半双工蜂窝上行用户发射功率满足相应发射功率的新约束条件，即

则满足相应功率约束条件的最优半双工蜂窝上行用户发射功率与最优全双工基站发射功率的表达式为：

其中，为满足半双工蜂窝上行用户功率约束的最优半双工蜂窝上行用户发射功率，为满足全双工基站功率约束的最优全双工基站发射功率；

若无约束条件下最优的半双工蜂窝上行用户发射功率大于对应发射功率的新约束条件，即

则满足相应功率约束条件的最优半双工蜂窝上行用户发射功率与最优全双工基站发射功率的表达式为：

若无约束条件下最优的半双工蜂窝上行用户发射功率小于对应发射功率的新约束条件，即

则满足相应功率约束条件的最优半双工蜂窝上行用户发射功率与最优全双工基站发射功率的表达式为：

遍历半双工D2D通信速率目标门限下每一可行半双工D2D发射用户的发射功率，迭代求出每一可行半双工D2D发射用户的发射功率所对应的最优全双工基站与半双工蜂窝上行用户的发射功率及相应全双工蜂窝通信速率；

基于该半双工D2D通信速率目标门限获得全双工蜂窝通信速率集，检索其最大值，获得该半双工D2D通信速率目标门限下，满足全双工蜂窝速率最优的半双工D2D发射用户的发射功率、全双工基站的发射功率以及半双工蜂窝上行用户的发射功率进行通信。