[发明专利]一种D2D通信中基于线性搜索的带有服务质量保障的能效优化发射功率控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及D2D通信领域中，尤其是一种D2D通信中基于线性搜索的带有服务质量保障的能效优化发射功率控制方法。

背景技术

随着移动终端设备的快速普及，网络信息的爆发式增长，人们对数据的需求也水涨船高。因而通过对蜂窝网用户的资源复用来实现D2D直接通信的模式有着越来越广阔的发展前景，尤其在提升能量效率以及下一代无线网络效率优化幅度方面更加值得期待。但是由于在D2D通信过程中，D2D通信用户对网络中的蜂窝网用户进行了资源复用，不可避免的会产生干扰，影响蜂窝网用户的通信质量。为了缓解该问题以充分利用D2D通信的优势，必须能够控制由于资源复用所带来的蜂窝网用户与D2D通信用户之间的干扰。因此，本发明实现利用控制用户发射功率的方法最大化D2D通信用户能量效率的同时保障网络中包括D2D通信用户以及蜂窝网用户在内所有用户的服务质量，是十分有意义的。

发明内容

为了弥补现有的关于D2D通信能效最优化控制方法并未考虑发射机电路基本功率消耗及其影响的不足。本发明提供一种考虑发射机基本电路功耗、优化用户能量使用效率的D2D通信中提供服务质量保障的能效优化发射功率控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种D2D通信中基于线性搜索的带有服务质量保障的能效优化发射功率控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

(1)在D2D通信中，定义最优化问题为：实现最大化D2D通信用户的能量效率同时保证包括D2D通信用户和蜂窝网用户的服务质量，通过采用控制D2D通信用户和蜂窝网用户的发射功率的方法，将该最优化问题描述为问题P1：

受限制于：

在问题P1中，各参数定义如下：

p：蜂窝网用户的发射功率；

q：D2D通信用户的发射功率；

h：D2D通信中发射机为其电路基本运作的功率消耗，发射功率除外；

蜂窝网用户的吞吐量要求；

D2D通信用户的吞吐量要求；

蜂窝网用户的最大发射功率；

D2D通信用户的最大发射功率；

g_dd：D2D通信中发射用户到D2D通信中接收用户之间的信道增益；

g_cB：蜂窝网用户到蜂窝网基站之间的信道增益；

g_dc：D2D通信中发射用户到蜂窝网基站之间的信道增益；

g_cd：蜂窝网用户到D2D通信中接收用户之间的信道增益；

R_c(p，q)：蜂窝网用户的上行链路的吞吐量；

R_d(p，q)：D2D通信用户的吞吐量；

n₀：背景噪声功率；

(2)利用公式将p用q代替，与此同时，引入q新的上下界变量与Q将问题P1等效地转化为一个对D2D通信用户发射功率的控制优化问题P2：

受限制于：

其中，

定义A＝g_cBg_dd，B＝α_cg_cdg_dc，C＝n₀(g_cB+α_cg_cd)，并定义函数将优化问题P2等效地转化为优化问题P3：

受限制于：F(z，q)≥0

在问题P2和问题P3中，各参数定义如下：

p：蜂窝网用户的发射功率；

q：D2D通信用户的发射功率；

h：D2D通信中发射机为其电路基本运作的功率消耗，发射功率除外；

蜂窝网用户的吞吐量要求；

D2D通信用户的吞吐量要求；

蜂窝网用户的最大发射功率；

D2D通信用户的最大发射功率；

g_dd：D2D通信中发射用户到D2D通信中接收用户之间的信道增益；

g_cB：蜂窝网用户到蜂窝网基站之间的信道增益；

g_dc：D2D通信中发射用户到蜂窝网基站之间的信道增益；

g_cd：蜂窝网用户到D2D通信中接收用户之间的信道增益；