[发明专利]计及蜂窝用户最低传输速率的设备间通信方法及装置

权利要求书

1.计及蜂窝用户最低传输速率的设备间通信资源共享方法，在D2D通信中有N个蜂窝用户与基站建立直接的通信链路，有M对D2D用户，其特征是，设备间通信资源共享方法包括以下步骤：

步骤S1，计算得到每一个蜂窝用户在每一个蜂窝频带上的信道容量以及每一对D2D用户在每一个蜂窝频带上的信道容量；

步骤S2，以最大化所有D2D用户在所有频带上的信道容量和为优化目标函数，同时保证每一个蜂窝用户的信道容量满足最低通信要求、发射功率满足最大发射功率限制，以及每一对D2D用户在每个蜂窝频带上满足最大发射功率限制，求解此优化目标函数获得优化结果；

步骤S3，依据上一步求解结果，获得每一个蜂窝用户和每一对D2D用户在每一个蜂窝频带上发射功率的最优解；

步骤S1中，采用i＝1,2,……N，j＝1,2,……M分别作为蜂窝用户和D2D用户的索引，记：

表示蜂窝用户i到基站的信道系数，蜂窝用户i占用的频带标记为i；

表示蜂窝用户i对第j对D2D用户接收机的干扰信道系数；

表示第j对D2D用户在蜂窝频带i上的信道系数；

表示第j对D2D用户对蜂窝用户i的干扰信道系数；

表示第k对D2D用户发射机在频带i上对第j对D2D用户接收机的干扰信道；

记蜂窝用户i和第j对D2D用户在频带i上发射功率分别为p_i和q_ij；得到蜂窝用户i在蜂窝频带i上的信道容量为：

其中为共享蜂窝频带i的所有D2D用户的发射功率，为基站接收机的噪声功率，为归一化的信道增益；

第j对D2D用户在蜂窝频带i上的信道容量为：

其中为第j对D2D用户接收机处的随机噪声功率，分别为归一化的信道增益；

步骤S2中，优化目标函数(3)数学形式描述如下：

0≤p_i≤P_i,i＝1,...,N (3c)

0≤q_ij≤Q_ij,i＝1,...,N；j＝1,...,M (3d)

其中，为共享蜂窝频带i的所有D2D用户的发射功率，P_i，Q_ij分别为蜂窝用户i，D2D用户j在频带i上的最大发送功率，ρ_i为蜂窝用户i在蜂窝频带i上的最低通信质量要求。

2.根据权利要求1所述的计及蜂窝用户最低传输速率的设备间通信资源共享方法，其特征是，步骤S2中，将优化目标函数(3)划分为N个子问题并行计算，每个子问题转化为以下等价优化问题(6)，即对所有i：

0≤q_ij≤Q_ij,i＝1,...,N；j＝1,...,M (6c)

其中，定义

3.根据权利要求2所述的计及蜂窝用户最低传输速率的设备间通信资源共享方法，其特征是，步骤S2中，将求解优化问题(6)的最优解转换为寻找优化问题(6)的目标函数下界，并通过迭代优化目标函数下界从而求得优化问题(6)的局部最优解。

4.根据权利要求3所述的计及蜂窝用户最低传输速率的设备间通信资源共享方法，其特征是，步骤S2中，求解的过程为：

令并且令

优化问题(6)的目标函数(6a)的下界表达为：

为R_ij通过近似公式(9)获得的下界，以替换R_ij，优化问题(6)转化为：

0≤q_ij≤Q_ij,i＝1,...,N；j＝1,...,M (10c)

令上述公式转换为以下凸优化问题(11)：

5.根据权利要求4所述的计及蜂窝用户最低传输速率的设备间通信资源共享方法，其特征是，采用标准凸优化算法去求解凸优化问题。