[发明专利]一种基于异构网络的频谱资源划分方法

权利要求书

1.一种基于异构网络的频谱资源划分方法，所述异构网络为由5G蜂窝系统与D2D网络混合构成的异构网络，设定异构网络中存在一个基站BS，若干个蜂窝用户，若干个D2D用户；蜂窝用户与D2D用户服从参数不同的泊松点过程分布，D2D用户与蜂窝用户通过专用模式来使用一个完整的频带，有比例系数λ∈[0,1]，将比例为λ₁的子载波分配给蜂窝用户；而将比例为λ₂的子载波分配给D2D用户，λ₁+λ₂＝1，所述方法以单位面积内的频谱利用率作为性能指标,并认为接受信号的信噪比高于门限值时才可以进行通信，信道增益服从参数为1的指数分布；其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、建立获得λ₁和λ₂的模型：

首先给出两种用户的频谱利用率表达式如下公式1：

其中，A_u为蜂窝用户，A_D为D2D用户，λ₁和λ₂为子载波的分配比例，满足λ₁+λ₂＝1，q_u，q_D分别表示蜂窝用户与D2D用户被分配到子载波的概率，λ_u为蜂窝用户PPP分布的参数，P_u为蜂窝用户发射功率，τ_ue为蜂窝用户的信噪比门限值，λ_D为D2D用户PPP分布的参数，P_D为D2D用户发射功率，τ_D2D为D2D用户的信噪比门限值；

P{SNR_ue≥τ_ue}，P{SNR_D2D≥τ_D2D}表示两种用户通信成功的概率：

q_u，q_D分别表示蜂窝用户与D2D用户被分配到子载波的概率：

将公式3的无穷级数转换成积分形式：

将公式4代替公式3式代入到公式1中得到A'_u(λ₁)，A'_D(λ₁)；

(公式:5)

定义参数为λ₁,λ₂的函数为：

获得解λ₁,λ₂的数学模型为：

公式5的解λ₁,λ₂是关于参数α的函数；

S2、优化问题的求解：

引入两个约束条件A_u＝A_u(λ₁)，A_D＝A_D(λ₂)，将公式5转变为：

构造拉格朗日函数：

L(u,v,w)＝ln(A_u)+ln(A_D)+u[A_u-A_u(λ₁)]+v[A_D-A_D(λ₂)]+w(1-λ₁-λ₂) (公式7)

根据得到一个方程组，在确定α值的情况下，通过二分法即可求得解λ₁,λ₂；

S3、引入KSBS约束性条件来确定参数α：

根据步骤S2可得λ₁,λ₂是关于参数α为自变量的函数，引入KSBS公平性约束条件来确定参数α的值从而得到具体的λ₁,λ₂；

公平性约束条件为：

通过公式8约束蜂窝用户的ASE增长量与D2D用户的ASE增长量为一个固定的比例β。