[发明专利]一种基于功率控制的全双工D2D干扰管理方法

说明书

本发明公开了一种基于功率控制的全双工D2D干扰管理方法，在单个蜂窝小区中，存在多个FD‑D2D用户和CU用户，并且单对FD‑D2D用户复用单个CU的上行信道资源的场景。考虑到因复用而产生的同频干扰以及FD‑D2D用户如何选择待复用的CU问题，分布式进行功率控制和信道资源分配，首先通过功率控制来管理FD‑D2D用户的发射功率以实现对复用的CU用户的干扰限制的同时，最大化发射功率；通过贪婪搜索算法进行信道资源分配，寻求满足所预定标准的信道资源进行复用，实现系统的容量最大化。本发明能够提高全双工D2D的抗干扰能力，并且进一步提高对QoS要求较高的网络业务的吞吐量。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种基于D2D分簇的资源分配方法，具体涉及一种基于功率控制的全双工D2D干扰管理方法。

背景技术

随着移动终端的技术发展和业务类型的多样化，用户对数据的传输速率和数据流量的需求变的越来越高。D2D(Device-to-Device，终端直通)通信是一种能够提高频谱效率的关键技术，适用于近距离通信。全双工(FD)通信技术可以使用户采用相同的资源收发数据。D2D技术和全双工技术同时都具有通信距离近的特征，将这两种技术结合，能够进一步提高频谱效率和系统吞吐量。

在一个小区内，如果存在多个全双工D2D对，而蜂窝网络中的无线信道资源又相对紧张时，全双工D2D可采用复用的方式进行通信。复用模式可为D2D提供更高的吞吐量和频谱利用率、更低的功率消耗等诸多优势。图1展示了复用模式下的干扰场景：

D2D使用复用模式时：由于复用蜂窝用户的信道资源会给现存的蜂窝链路带来严重的干扰。当前D2D通信研究中，绝大部分的研究针对D2D对复用CU用户的信道资源。由于基于传统半双工通信模式的蜂窝用户的上、下行业务具有不对称性且上行资源利用率比下行低，同时复用下行信道资源的网络系统设计复杂、难度较大等，因此大部分的研究仅限于在单个蜂窝小区中全双工D2D通信复用蜂窝用户的上行信道资源时如何管理和协调用户之间的同频干扰问题，以更大限度的挖掘全双工D2D通信潜在的应用价值。现在的研究主要考虑功率控制和信道分配等方式来减小复用产生的干扰，以达到提高网络整体频谱利用率和网络容量、降低终端能耗、提升边缘用户性能等目的。

目前，现在的技术方案具有如下缺点：在当前的D2D通信研究中，绝大多数研究在FD-D2D复用无线蜂窝网络的信道资源时，并没有考虑用户的QoS需求，也没有考虑CU用户和与之相对的全双工D2D用户之间的功率协作问题。在复用模式下，尽管相互间的干扰通过合理的资源分配减弱，但D2D用户共享CU用户频谱资源带来的传输速率下降问题并未被考虑。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提出了一种基于功率控制的全双工D2D干扰管理方法，联合功率控制和频谱分配方法，基于单个蜂窝小区场景下的无线网络架构模型，以该架构为FD-D2D通信干扰管理的基础，分布式的进行功率控制和信道资源分配，以提升系统的容量。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案为：包括以下步骤：

1)记录并得到CU用户和FD-D2D用户的信干噪比；

2)以FD-D2D对的链路速率总和为优化目标，保证CU用户和FD-D2D用户的服务质量，通过最优功率分配算法构建功率分配模型；

3)将功率分配模型拆分为功率控制和信道资源分配，进行分布式求解；

3.1)功率控制：

3.1.1)将功率分配模型的非凸函数转化为凸函数，进行凸函数优化；

3.1.2)采用功率控制算法求解出功率分配模型的最优解，得到最优功率分配进行功率控制；

3.2)信道资源分配：