[发明专利]D2D通信中基于功率控制的系统吞吐量与能效平衡方法

说明书

本发明公开了一种D2D通信中基于功率控制的系统吞吐量与能效平衡方法，主要解决现有技术中D2D通信系统的干扰管理和绿色能源无法兼顾的问题。其实现方案是：在基站附近划定干扰受限区域，根据D2D用户对的位置与干扰受限区域的关系选择不同的资源分配给D2D用户对；采用改进的基于距离选择的资源分配方式为可复用蜂窝用户上行链路资源的D2D用户对分配资源；通过改进系统吞吐量的目标函数并使用差分进化控制单小区内用户的发射功率，在保证用户信干噪比门限值的条件下，不断调节代价函数中的权值，在获得系统最大吞吐量的同时提高系统能效，达到系统吞吐量和能效的平衡。本发明实现了D2D通信系统中的干扰管理和绿色能源的兼顾。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及一种系统吞吐量与能效平衡方法，可用于D2D通信系统中。

背景技术

近年来，随着无线网络迅猛发展，各种新型业务不断出现，人们提出了更多的新需求。未来移动通信必须进一步扩大覆盖范围、提高数据传输速率、降低传输时延以及强调绿色节能。但伴随着移动通信系统的演进，带宽需求不断增大，频谱资源变得非常紧缺。因此如何进一步提高网络的频谱利用率也成为未来无线网络发展的方向之一。D2D通信技术可以在较近的距离范围内进行直接链路的通信而不需要经过基站的上下行链路转发通信，有着提高频谱利用率，扩大蜂窝网络的覆盖范围，增大系统吞吐量，改善用户终端的能源消耗等优点。当D2D用户对采用underlay的方式复用蜂窝链路频谱资源时可以最大限度地提升频谱利用率，但D2D用户对与蜂窝网络之间不可避免的会产生干扰，他们之间的同频干扰会影响到链路的通信质量。关于D2D工作在underlay模式下的干扰问题现已有很多文章做出了相关研究。

Hyunkee Min等人在其发表的论文“Capacity Enhancement Using anInterference Limited Area for Device-to-Device Uplink Underlaying CellularNetworks”(IEEE Transactions on Wireless Communications 10(12):3995-4000,December 2011)中提出了一种在D2D附近划定干扰受限区域的干扰管理方法。该方法使用传统机制限制D2D发射机的最大传输功率，采用δ_D-ILA策略，在D2D附近划定干扰受限区域，然后分析δ_D-ILA策略的覆盖率并推导各态历经容量的封闭形式下界。该方法使用δ_D-ILA策略，控制蜂窝链路对D2D直通链路的干扰，从而提高系统吞吐量。该方法存在的不足之处是：δ_D-ILA策略忽略了D2D用户对基站的干扰，对于无法满足限制条件的用户没有做出说明。

Yunpeng Li等人在其发表的论文“Interference-Aware Resource-SharingScheme for Multiple D2D Group Communications Underlaying Cellular Networks”(Wireless Personal Communications September 2016,Volume 90,Issue 2,pp 749–768)中提出了一种有效的干扰认知频谱资源共享方法。该方法将D2D用户对进行分组，采用基于距离的资源分配方式，使用IA干扰对齐技术消除D2D用户之间的干扰，最终确立目标函数提高系统吞吐量。该方法存在的不足之处是：基于距离的资源分配方案忽略了复用资源的用户顺序对系统吞吐量的影响。