[发明专利]一种基于功率控制的全双工D2D干扰管理方法

权利要求书

1.一种基于功率控制的全双工D2D干扰管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)记录并得到CU用户和FD-D2D用户的信干噪比；

2)以FD-D2D对的链路速率总和为优化目标，保证CU用户和FD-D2D用户的服务质量，通过最优功率分配算法构建功率分配模型；

3)将功率分配模型拆分为功率控制和信道资源分配，进行分布式求解；

3.1)功率控制：

3.1.1)将功率分配模型的非凸函数转化为凸函数，进行凸函数优化；

3.1.2)采用功率控制算法求解出功率分配模型的最优解，得到最优功率分配进行功率控制；

3.2)信道资源分配：

功率控制后采用贪婪搜索信道分配算法，通过择优选择标准选出待复用的CU用户的上行信道资源供FD-D2D用户复用，完成全双工D2D干扰管理；

所述步骤1)中CU用户和FD-D2D用户的信干噪比SINR表示为：

式中，表示FD-D2D对i中用户k的发射功率，表示CU用户j的发射功率；表示FD-D2D对中两个用户之间的信道增益，表示FD-D2D对i中用户k与被复用CU用户之间的干扰信道增益；表示FD-D2D对i中用户k与基站eNB之间的干扰信道增益；表示CU用户j与基站eNB之间的信道增益；γ_k表示自干扰消除系数，且γ_k∈[0,1]；表示高斯白噪声的功率；

所述步骤2)中功率分配模型为：

公式中，λ_i,j表示FD-D2D对是否复用了CU用户的信道资源，当λ_i,j＝1时，第i对FD-D2D复用第j个CU用户的信道资源，其他情况下λ_i,j＝0；和分别表示FD-D2D对中用户d₁、用户d₂满足需求的最小信干噪比；为CU用户的最小信干噪比；表示FD-D2D用户的最大发射功率；

所述步骤3.1.1)包括以下步骤：

a)将FD-D2D用户最小功率约束条件的进行转换：

定义第i对FD-D2D用户复用CU用户j时，FD-D2D用户和CU用户的SINR分别为和k＝1,2，i＝1,...,N，j＝1,...,M，则有：

方程中的常系数为：

利用公式(5)和公式(6)替换公式(3)得到其中表示

则功率分配模型转化为：

b)定义P'对应的下限，将转化为

其中，a₁，b₁和a₂，b₂是关于的系数，则公式(9)的功率分配模型转化为：

c)对公式(11)的功率分配模型进行对数变换，令定义得到：

其中：

完成凸函数优化；

所述步骤3.1.2)包括以下步骤：

a)分别对凸函数优化后的功率分配模型中的求偏导：

b)根据公式对功率分配模型进行迭代求解，得到功率分配模型的最优解即最优发射功率，其中

所述迭代算法包括以下步骤：

第一步，初始化每对FD-D2D用户的发射功率为定义误差发射功率的最小误差；

第二步，首先将已知最优发射功率作为功率分配模型的发射功率的下限，计算下限对应的相应系数：a₁^(l-1)b₁^(l-1)，a₁^(l-1)和b₂^(l-1)，由此求出新的最优发射功率，更新最优发射功率，作为发射功率的下限值，由此经过反复迭代，直到最优发射功率小于最小误差；

所述步骤3.2)包括以下步骤：

a)假设每对FD-D2D用户都可以复用整个网络中的CU用户的上行信道资源，并且假设FD-D2D用户之间不存在相互干扰，遍历蜂窝小区中的所有的FD-D2D用户和CU用户并计算对应的容量增益

b)先采用降序对矩阵C^gain中的第i行，即将第i行的进行降序排序，然后从集合Ω′_i中遍历出满足FD-D2D用户的速率增益大于零时对应的CU的编号j，此时，集合Ω′_i中的元素代表的就是FD-D2D用户所选择的多个待复用的CU用户的编号，且容量增益

c)令FD-D2D用户的SINR增益k＝1,2，并要求△(j)>0，则对于FD-D2D对i，最终所选择被复用的CU的编号为再更新集合Ω_i，作为最终选择为被复用的CU；

所述容量增益的计算公式如下：