[发明专利]一种提高频谱利用率的D2D-P复用蜂窝网络通信方法

权利要求书

1.一种提高频谱利用率的D2D-P复用蜂窝网络通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，建立蜂窝网络，所述的蜂窝网络包括蜂窝基站、K个蜂窝用户CU_k以及M对设备对设备用户对D2D-P_m，k＝1,2,…,K，m＝1,2,…,M，所述的D2D-P_m包括发射机和接收机，所述的蜂窝用户、发射机和接收机均分别设有N个发射天线数和N个接收天线数，发射机向接收机发送的信号向量Z_m为d行、1列，D2D-P_m到CU_k的信道矩阵H_k,m为N行、N列；

S2，根据H_k,m，利用干扰对齐法，求得各D2D-P_m的N行、d列预编码矩阵F_m的解集，具体为：将所有的D2D-P_m对CU_k的干扰矩阵H_k,mF_m对齐到该CU_k接收端的同一信号子空间上，具体如下式：

span(H_k,1F₁)＝...＝span(H_k,mF_m)＝...＝span(H_k,MF_M)

其中，k＝1,2,…,K，span(A)表示矩阵A列向量张成的子空间；

S3，计算各D2D-P_m对各CU_k的干扰矩阵H_k,mF_m，设计正交于H_k,mF_m的N行、d列的各蜂窝用户后置编码矩阵W_k；

S4，利用基于最小化均方误差的干扰对齐法，求得所有D2D-P _m的发射机预编码矩阵F_m和接收机后置编码矩阵G_m，并进行蜂窝网络通信，以获取各蜂窝用户CU_k的信干噪比SINR，具体包括以下步骤：

S41，计算接收机接收到的经发射机预编码矩阵F_m处理的信号电平S_m，以及S_m经接收机后置编码矩阵G_m处理后得到的信号电平

S42，定义所有D2D-P_m的信号电平均方误差和ε_MSE如下：

利用拉格朗日乘数法求解如下所示优化问题：

其中，E{·}表示数学期望，||X||²表示矩阵X的范数平方，表示矩阵X的F范数平方，P_m为D2D-P_m的发送功率，且满足P为所有的D2D-P总发送功率；

S5，设置D2D-P_m的SINR阈值ω_th，若D2D-P_m的SINR小于ω_th，则将该D2D-P_m接入蜂窝网络，并设置β_m值为1，否则设置β_m值为0；

S6，根据发射机预编码矩阵F_m和β_m值，利用改进的注水功率分配法对所有D2D-P_m分配发送功率P_m，发送功率P_m的计算方法为：

P_m＝β_m(μ/γ_m-1)⁺

其中，μ为注水的水平，满足γ_m为D2D-P_m的信道增益，P为所有的D2D-P总发送功率，函数(x)⁺＝max(x,0)表示取实数x和0中的较大值；

S7，根据步骤S2～S6的矩阵计算结果及功率分配结果，进行蜂窝网络通信。