[发明专利]一种基于能量效率的最优D2D中继位置用户接入方法

权利要求书

1.一种基于能量效率的最优D2D中继位置用户接入方法，其特征在于：

所述基于能量效率的最优D2D中继位置用户接入方法的具体步骤如下：

Step1、根据建立的场景模型建立D2D中继的中继集合；

Step2、利用最优中继选择算法从中继集合中选出最优的D2D中继；

Step3、分别计算出用户通过D2D中继模式下的能量效率和用户直接到基站的直接模式下的能量效率；

Step4、将Step3中计算出的两种模式的能量效率进行比较；

若中继模式下的能量效率比直接模式下的能量高，则选择中继模式进行用户接入；

若直接模式下的能量效率比中继模式下的能量高，则选择直接模式进行用户接入；

若中继模式和直接模式能量效率相同，则再判断两种模式的传输速率；选择传输速率高的模式进行用户接入；

Step5、循环步骤Step2-4以确定选择最优的中继和最优的模式进行用户接入；

所述步骤Step2中，最优中继选择算法：为基于距离的中继选择算法，当用户中继和基站在同一条直线上时，最有可能出现最优中继；

所述步骤Step2的具体步骤如下所示：

Step2.1、根据中继功率损耗公式计算各个中继的功率损耗；

Step2.2、对中继位置进行最优选择，先建立能量效率最优的数学模型；

Step2.3、根据能量效率最优的数学模型解出D2D中继相对于基站的最优位置；

Step2.4、根据D2D中继相对于基站的最优位置即能得到最优D2D中继位置。

2.根据权利要求1所述的基于能量效率的最优D2D中继位置用户接入方法，其特征在于：所述步骤Step2.1中，中继功率损耗公式为：

其中，K为天线增益；分别为蜂窝链路和D2D链路的路径损耗常数；τ为信噪比损失率；R为中继到基站传输速率，W为信道宽度；N₀为噪声功率谱密度；d_u,0,B为用户到基站B的距离，d_B为D2D中继到基站B的距离；中继功率损耗表示为：p_u,B(R,d_B)；中继功率损耗等于中继模式下中继到基站的路径损耗比上天线增益的平均噪声功率。

3.根据权利要求2所述的基于能量效率的最优D2D中继位置用户接入方法，其特征在于：所述步骤Step2.2中，能量效率最优数学模型为R_B,max为用户最大传输速率，p_u,B(R,d_B)为中继功率损耗，P_c为设备链路的功率损耗。

4.根据权利要求3所述的基于能量效率的最优D2D中继位置用户接入方法，其特征在于：所述步骤Step2.3中，D2D中继相对于基站的最优位置的目标函数为：

其中，d_B(r)为中继位置对应的目标函数；函数表示用户到中继位置的目标函数；d_B为基站到用户间中继位置区域上参照函数零点；为中继位置到基站的目标函数；解出对应函数的解，即得到D2D中继相对于基站的具体最优位置。

5.根据权利要求书1所述的基于能量效率的最优D2D中继位置用户接入方法，其特征在于：所述步骤Step3中：

直接模式的能量效率为：

中继模式的能量效率为：

其中，R_u,0,B为用户到基站的传输速率，R_u,i,B为中继模式下的传输速率；P_c为设备链路的功率损耗；P_u为用户的发射功率；P_r为D2D中继的发射功率。

6.根据权利要求书1所述的基于能量效率的最优D2D中继位置用户接入方法，其特征在于：所述步骤Step4中：

直接模式下的传输速率为：

中继模式下的传输速率为：

其中g_u,0,B为基站的信道增益，g_u,i为用户到D2D中继的信道增益，g_i,B为D2D中继到基站的信道增益；τ为信噪比损失率；W为信道宽度；N₀为噪声功率谱密度，P_u为用户的发射功率；P_r为D2D中继的发射功率。