[发明专利]FD-D2D基于信道分配与功率控制联合优化方法

权利要求书

1.FD-D2D基于信道分配与功率控制联合优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)求解小区中蜂窝用户与FD-D2D用户的信噪比；

2)求解FD-D2D用户的传输速率；

3)建立存在多对FD-D2D用户的优化模型；

4)将步骤3)中的优化模型拆分为功率控制和信道资源分配两个问题；

5)提出信道资源分配优化算法，根据蜂窝用户与FD-D2D用户的不同比例，将信道分配方式分为以下两种情况：

当M≥N时，M为蜂窝用户的数量，N为FD-D2D用户数量，通过以下步骤求解道资源分配：

第一步，所有FD-D2D用户可通过复用蜂窝用户链路进行通信，即：

其中，λ_i,j∈{0,1}：表示FD-D2D对是否复用蜂窝用户的信道资源；当第i对FD-D2D用户复用第j个蜂窝用户的信道资源时，λ_i,j＝1；其他情况下λ_i,j＝0；

第二步，遍历蜂窝小区中的所有的FD-D2D用户和蜂窝用户并计算对应的平均路径增益即：

其中，为蜂窝用户j到第i对FD-D2D用户k的信道增益；

第三步，先采用降序对矩阵中的第i行，即将第i行的进行降序排序，然后取最大路径增益时对应的蜂窝用户的编号j(1)，j(1)代表FD-D2D用户所选择复用的蜂窝用户的编号；然后从集合中去除元素j(1)，更新集合表示未被配对的蜂窝用户的集合；

当MN时，此时蜂窝用户的数量少于FD-D2D用户数量，通过以下步骤求解道资源分配：

第一步，通信的M个FD-D2D用户通过复用蜂窝用户的信道进行通信，其余N-M个FD-D2D用户，直接复用基站资源通信，即：

第二步，遍历蜂窝小区中的所有的FD-D2D用户和蜂窝用户并计算对应的平均路径增益即：

第三步，降序对矩阵中的第j列，即将第j列的进行降序排序，然后取最大路径增益时对应的蜂窝用户的编号i(1)，i(1)代表FD-D2D用户所选择的复用的蜂窝用户的编号，然后从集合中去除元素i(1)，更新集合表示未被配对的D2D用户的集合；

6)在信道资源分配的基础上求解最优传输功率：将步骤5)得到的{λ_i,j}值带入步骤3)中的建立的优化模型得到一个非凸问题，通过变换将其转化为凸优化问题，求解出蜂窝用户和FD-D2D用户的最优传输功率。

2.根据权利要求1所述的FD-D2D基于信道分配与功率控制联合优化方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括以下步骤：

小区中随机分布着个蜂窝用户和对FD-D2D用户，上述所有用户相对静止；FD-D2D用户通过复用蜂窝用户的上行信道资源进行通信；每对FD-D2D用户中均包含两个用户为d₁和d₂；小区中系统总带宽为W，每个用户可进行通信的带宽为第i对FD-D2D用户d₁、d₂和蜂窝用户j的信噪比分别为：

其中，为当第i对FD-D2D用户k(k∈{1,2})的发射功率；为蜂窝用户j的发射功率；为第i对FD-D2D用户中两个用户之间的信道增益；为第i对FD-D2D用户k到基站的信道增益；为蜂窝用户j到基站的信道增益；η为剩余噪声比重；N₀为噪声功率谱密度。

3.根据权利要求1所述的FD-D2D基于信道分配与功率控制联合优化方法，其特征在于，所述的步骤2)具体包括如下步骤：根据香农公式，第i对FD-D2D用户中第k个终端的传输速率表示为