[发明专利]D2D系统中基于能量采集的功率控制和信道分配方法

摘要

本发明公开了一种5G D2D系统中基于能量采集的功率控制和信道分配方法，该方法首先根据D2D用户之间的信道增益比值构建干扰权重图，依据干扰权重图将D2D用户分簇使得同一簇内D2D用户的共信道干扰最小；然后将同一簇内的D2D用户建模为非合作博弈，通过构建拉格朗日函数和利用KKT条件推导出D2D用户发送功率和采集时间的最优表达式，通过联合迭代优化的方法为D2D用户分配最优发送功率和采集时间；最后根据每个D2D簇分别复用每个蜂窝用户信道资源时的容量，利用KM算法以最大化D2D用户总容量为目标为D2D簇分配信道。本发明同时考虑共信道干扰和采集能量的限制，能量分配更加优化合理，为蜂窝用户分配功率时考虑蜂窝用户的最小信干噪比要求，有效降低了功率消耗。

主权项

1.D2D系统中基于能量采集的功率控制和信道分配方法，其特征在于：包括以下步骤：1)用C＝{1,2,...,i,...,M}、D＝{1,2,...,j,...,N}和DR＝{1,2,...,k,...,K}分别表示蜂窝用户集、D2D用户集和复用蜂窝用户i信道资源的D2D用户集，其中M表示系统中蜂窝用户数，N表示系统中D2D用户对数，K表示复用蜂窝用户i信道资源的D2D用户对数；2)根据D2D用户间的信道增益计算D2D用户间的干扰权重及每个D2D用户的干扰权重和，以最小化D2D用户间的共信道干扰为目标利用启发式动态分簇方法将N个D2D用户分为M个D2D簇，用DC＝{1,2,...,m,...M}表示D2D簇集；3)初始化t_j,i＝2，其中为D2D簇m复用蜂窝用户i的信道资源时的最大簇容量，为D2D簇m内D2D用户j(1≤j≤K)的发送功率，变量θ_j,i表示D2D发送端的能量采集时间；4)计算D2D用户的发送功率和信息传输时间变量；5)求出D2D簇m复用蜂窝用户i信道资源时簇内K个D2D用户的t_j,i值，代入公式计算更新的值；6)重复步骤4和步骤5直至收敛条件成立，得到D2D簇m复用蜂窝用户i的信道资源时D2D用户j的最优发送功率和最优信息传输时间变量7)计算D2D簇m复用蜂窝用户i的信道资源时蜂窝用户i的最优发送功率和D2D用户j的最优能量采集时间；8)计算D2D簇m复用蜂窝用户i的信道资源时的簇容量9)重复步骤3至步骤8求出M个D2D簇分别复用M个蜂窝用户信道资源时的簇容量，比较得到M×M个簇容量中的最大值，将其与簇容量的差值作为D2D簇m与蜂窝用户i的权重，将M个D2D簇与M个蜂窝用户之间的权重值代入KM算法后得到D2D簇与蜂窝用户信道资源之间的信道复用因子矩阵Y；10)根据矩阵Y中信道复用因子的值和M个D2D簇分别复用M个蜂窝用户信道资源时的簇容量值计算D2D用户的总容量。