[发明专利]无线网络下D2D和蜂窝通信的统计QoS保障的功率分配方案

摘要

本发明公开了一种无线网络下D2D和蜂窝通信的统计QoS保障的功率分配方案，其特征在于，构建共信道模式、正交信道模式和蜂窝模式来给定QoS延迟约束条件下最大网络吞吐量，在前述三种模式中，分别用γ1,γ2,γ3,γ4和γ5表示D1到BS、D2到D3、D2到BS、D1到D3以及BS到D3的信道功率增益，假设信道为平稳块衰落，D1、D2以及D3受到BS控制，信道状态信息CSI通过BS和D1、D2以及D3或蜂窝设备之间进行传输；前述D1、D2以及D3为一个D2D蜂窝单元的所有设备。本发明的有益之处在于：无线网络D2D中使用我们提出的最优功率分配方案，可以得到QoS延迟约束条件下最大网络吞吐量，确保了时间敏感通信的实时性以及传输的可靠性。

主权项

无线网络下D2D和蜂窝通信的统计QoS保障的功率分配方法，其特征在于，构建共信道模式中给定QoS延迟约束条件下最大网络吞吐量，在所述共信道模式中，分别用γ1,γ2,γ3,γ4和γ5表示D1到BS、D2到D3、D2到BS、D1到D3以及BS到D3的信道功率增益，假设信道为平稳块衰落模型，D1、D2以及D3受到BS控制，信道状态信息CSI通过BS和D1、D2以及D3或蜂窝设备之间进行传输；所述D1、D2以及D3为一个D2D蜂窝单元的所有设备；对共信道模式，BS从D2处得到CSIγ3，从D1处得到CSIγ1，从D3和BS之间的信道得到CSIγ2和γ4以及与BS相应的γ5，获得γ1,γ2,γ3以及γ4之后，BS将其发送给D1和D2，在该模式下，推导得到D2D蜂窝单元中的瞬时传输速率，用R1(P1(v),P2(v))表示：其中，v＝(γ1,γ2,γ3,γ4,θ)为共信道模式下D2D蜂窝单元中与QoS相关的CSI，P1(v)和P2(v)分别表示D1和D2的瞬时发送功率，B为带宽，T为一帧数据的时间，σ2为噪声功率，θ为QoS指数；瞬时传输速率R1(P1(v),P2(v))结合信道容量表达式C(θ)＝‑1/θlog(E{e‑θR[k]})得到有效容量C1(P1(v),P2(v),θ)，有效容量C1(P1(v),P2(v),θ)具体的推导过程如下：其中，β为归一化QoS指数，Eγ{}表示关于γ的期望；对于固定的QoS指数θ，在总的功率限制下最大化C1(P1(v),P2(v),θ)，构建共信道模式下优化问题P1，可以证明P1为严格凸优化问题，通过使用拉格朗日方法来得到共信道模式下D1和D2的QoS驱动功率分配方案P1*(v)和所述表示D2D蜂窝单元中总功率限制。