[发明专利]一种D2D通信中传输模式和传输波束的联合优化方法

说明书

本发明涉及一种D2D通信中传输模式和传输波束的联合优化方法，在上行传输中，基站中继传输模式和D2D传输模式共用发射波束；在下行传输中，基站中继传输模式和D2D传输模式使用不同的发射波束，本发明考虑的是多用户的MIMO网络，基站和用户皆配备多根天线，并且D2D传输模式和基站中继传输模式具有同样的优先级，可以同时实现D2D传输模式与基站中继传输模式转换、能量分配、MIMO传输以及干扰管理。

技术领域

本发明涉及无线通信领域,具体涉及一种D2D通信中传输模式和传输波束的联合优化方法。

背景技术

D2D通信作为一项在无线网络中非常有前景的技术，近来备受关注。在移动通信网络中，D2D通信可以有效地提升网络吞吐量，能量利用率，频谱利用率和通信可靠性。

现存技术尽管考虑了D2D通信的模式转换，功率分配和波束赋形问题，但是大部分工作所考虑的场景都比较简单，如仅考虑单天线网络、并且严格限制用户对的数量等；少量研究考虑了多天线MIMO网络中的D2D传输模式转换、功率分配和波束赋形问题，但这些研究还处于初步阶段，例如很多研究仍然仅考虑只有一个用户对的情况；另外，现有关于D2D的研究多把蜂窝网用户作为主要用户，而将D2D用户作为次要用户。在网络通信管理的过程中，优先保证蜂窝网用户的通信质量。事实上，无论是蜂窝网用户，还是D2D用户都是在网络控制下进行通信，因此，一种更为合理的方式是不对他们进行优先级设置，而依据这些用户对网络效能的贡献，以及他们对其它用户的干扰来制定通信模式、功率分配和波束赋形方案。同时，由于多天线、多用户的MIMO无线网络通信已经成为一种趋势，急需一种有效的方法来解决复杂网络环境下(如多天线和多用户等)的D2D通信问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题提出一种D2D通信模式和传输波束的联合优化方法，从而更有效地解决多天线多用户MIMO无线网络中的D2D通信管理问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种D2D通信中传输模式和传输波束的联合优化方法，在上行传输中，基站中继传输模式和D2D传输模式共用发射波束；在下行传输中，基站中继传输模式和D2D传输模式使用不同的发射波束，包括步骤：

(1)初始化参数以及变量；

所述参数包括迭代次数,迭代终止门限，控制D2D用户对数量的参数，目标值；

所述变量包括各对用户的传输模式控制变量；

D2D传输模式下，接收用户端的上行链路接收波束；接收用户端的下行链路接收波束；

基站中继传输模式下，基站的上行链路接收波束；接收用户端的下行链路接收波束；

基站中继传输模式下的上行信道矢量、下行信道矢量；

D2D传输模式下的上行信道矢量、下行信道矢量；

对所有用户随机分配权重，并随机产生一组辅助变量；

D2D传输模式，用户的上、下行速率向量；基站中继传输出模式，用户的上、下行速率向量；

(2)在各传输时段末，根据当前获取的与各发射波束相关的赋形矩阵以及拉格朗日矩阵Φ，计算发射用户端的上行链路发射波束；

基站中继传输模式下，计算基站的下行链路发射波束；

D2D传输模式下，计算发射用户端的下行链路发射波束；

更新传输模式控制变量，以及速率辅助变量限制中的辅助变量；

(3)根据步骤(2)中得到的各发射波束，计算在D2D传输模式下，接收用户端的上行链路接收波束；和下行链路接收波束；