[发明专利]一种D2D与蜂窝网络共存的启发式比例公平调度方法

摘要

一种D2D与蜂窝网络共存的启发式比例公平调度方法，本发明涉及启发式比例公平调度方法。本发明是要解决目前大部分文献在以吞吐量最大作为网络资源调度目标而忽略用户之间公平性的问题，提出了一种D2D与蜂窝网络共存的启发式比例公平调度方法。该方法是通过一、计算信道增益；二、计算第T个时隙D2D用户的信干燥比、瞬时数据速率和比例公平函数；三、计算平均传输速率；四、得到数学模型：五、利用启发式比例公平调度算法求解得到P^*；六、根据步骤五计算得到的P^*进行多用户比例公平调度得到X^*；七、多用户混合网络用户平均传输速率初始化阶段等步骤实现的。本发明应用于启发式比例公平调度领域。

主权项

1.一种D2D与蜂窝网络共存的启发式比例公平调度方法，其特征在于，该方法具体是按照以下步骤进行的：步骤一、计算蜂窝用户i_C与基站之间的信道增益D2D对之间的信道增益蜂窝用户i_C与D2D对i_D接收端之间的干扰信道增益以及D2D对i_D到基站干扰链路的信道增益其中，i_D为第i个D2D用户；i_C为第i个蜂窝用户；步骤二、假设信道的高斯白噪声为第T个时隙，当用户i_D复用用户i_C时，计算第T个时隙D2D用户的信干燥比瞬时数据速率和比例公平函数如下：其中，为D2D对i_D第T个时隙的发射功率，为蜂窝用户i_C第T个时隙的发射功率，为前T‑1时隙内D2D用户的平均传输速率；为第T个时隙，D2D对之间的信道增益；为第T个时隙，蜂窝用户i_C与D2D对i_D接收端之间的干扰信道增益；利用相同方法获取复用情况下，蜂窝用户当前时隙T的信干燥比瞬时数据速率和比例公平函数如下：其中，为前T‑1时隙内蜂窝用户的平均传输速率；为第T个时隙，以蜂窝用户i_C与基站之间的信道增益；为第T个时隙，D2D对i_D到基站干扰链路的信道增益；计算未被复用蜂窝用户在第T个时隙内的信燥比瞬时数据速率和比例公平函数为：其中，是蜂窝用户i_C在第T个时隙内不被复用时，没有干扰情况下的发射功率，是前T‑1时隙内未被复用蜂窝用户的平均传输速率；步骤三、计算用户i在第T个时隙内的平均传输速率Ri,T；步骤四、将D2D与蜂窝网络的混合网络模型的公平性问题进行数学建模得到数学模型；以第T个时隙内所有用户比例公平函数之和最大为目标函数即得到数学模型：其中，X^*是公式(12)达到最大值时对应的信道分配矩阵X的最优解，P^*是公式(12)达到最大值时对应的功率矩阵即P的最优解；N_C为蜂窝用户的个数；N_D为D2D对的个数；X是一个N_D×N_C的信道分配矩阵，X中的元素为第T个时隙内，D2D对i_D和蜂窝用户i_C的复用因子，复用时否则步骤五、利用启发式比例公平调度算法将步骤四得到的数学模型进行求解得到P*；步骤六、根据步骤五计算得到的P*进行多用户比例公平调度得到X*；步骤七、多用户混合网络用户平均传输速率初始化阶段；步骤七一、当时隙T＝1时，Ri,1＝ri,1，即第一时隙内用户i的平均传输速率Ri,1等于第一时隙内的瞬时速率ri,1；将第一时隙D2D与蜂窝网络的混合网络的吞吐量最大化问题建模；步骤七二、当接入控制元素或时求解得到时隙T＝1时的P₁^*；步骤七三、根据步骤七二计算得到的P1*进行求解得到X1*；获得最优功率控制后，公式(21)转换为：其中，下标1代表第一时隙。