[发明专利]一种基于社交感知D2D网络的功率控制方法

说明书

一种基于社交感知D2D网络的功率控制方法，所述方法包括用户分簇和簇内D2D用户功率分配，首先进行用户分簇：根据每个用户在小区内不同位置板块活跃的概率获取各用户的偏置矩阵，通过获取的偏置矩阵和Frobenius范数计算出用户间的活跃位置相似度，利用预设的相似度阈值判断用户之间是否相似，将相似的用户划分到同一个簇内，同一簇内的用户使用D2D通信进行交流；然后进行簇内D2D用户的功率控制：通过Dinkelbach方法对最优化分配模型的混合整数非线性规划问题简化，并利用拉格朗日乘子法和迭代法求最优解，得到簇内D2D用户的最优功率分配方案，在确保各用户服务质量的同时最大化簇内D2D通信的传输速率。

技术领域

本发明设计了一种基于社交感知D2D网络的功率控制方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

如今，随着移动数据流量的爆炸式增长与智能终端设备的快速普及，提高系统容量、增大频谱效率、加强用户服务质量成为亟待解决的问题。基于蜂窝网络的D2D通信技术以其可以减轻基站负载、提高频谱利用率、确保用户服务质量等优势而备受关注。

在现有的D2D通信方案里，用户的地理位置信息属于一种重要的社交信息，地理位置接近的用户可以不通过基站传输信号直接相互通信，而具有相似地理位置特征的用户很可能具有互相交流和共享内容的需求。利用这样的社交属性建立一个具有稳定关系的社交网络可以促使短程用户双方进行直接D2D通信，从而减轻基站的负担。此外，复用蜂窝通信的可用频谱是提高系统频谱效率的有效手段，但过度的频谱复用会对蜂窝用户产生严重的同频干扰。因此，在基于社交感知D2D通信网络下设计一种合理的功率控制方案成为减轻基站负担、提高系统频谱效率、保证用户服务质量的关键。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种基于社交感知D2D网络的功率控制方法，利用有限的频谱资源最大化D2D通信的传输速率，保证用户的服务质量。

为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：

一种基于社交感知D2D网络的功率控制方法，所述方法包括用户分簇和簇内D2D用户功率分配，首先进行用户分簇：根据每个用户在小区内不同位置板块活跃的概率获取各用户的偏置矩阵，通过获取的偏置矩阵和Frobenius范数计算出用户间的活跃位置相似度，利用预设的相似度阈值判断用户之间是否相似，将相似的用户划分到同一个簇内，同一簇内的用户使用D2D通信进行交流；然后进行簇内 D2D用户的功率控制：通过Dinkelbach方法对最优化分配模型的混合整数非线性规划问题简化，并利用拉格朗日乘子法和迭代法求最优解，得到簇内D2D用户的最优功率分配方案，在确保各用户服务质量的同时最大化簇内D2D通信的传输速率。

上述基于社交感知D2D网络的功率控制方法包括以下步骤：

Ⅰ.用户分簇

a.根据基站信号的覆盖范围，将蜂窝小区均匀划分出m×n个面积相等的位置板块，假设小区内存在k个用户，遍历用户集合，统计一段时间内用户在该小区各位置板块出现的概率；

b.建立一个大小为m×n的偏置矩阵P，将用户在各板块的出现概率视为矩阵P的元素，矩阵元素与位置板块逻辑上相互对应，从而得到一组完整的用户偏置矩阵集合Φ＝{P₁,P₂…P_k}；

c.利用Frobenius范数计算出集合内不同偏置矩阵之间的活跃位置相似度s(P_i，P_j)，计算公式如下：

d.利用预设的相似度阈值σ判断用户间是否具有相似性(σ可以根据系统的精确度要求进行放缩调整)，判断方法如下：

①.如果s(P_i，P_j)＜σ，则用户i与用户j之间具有相似性；