[发明专利]small cell用户无线资源优化方法

摘要

本发明提供了一种small cell用户无线资源优化方法，包括在含small cell、宏蜂窝和D2D的异构网络中，建立small cell用户的能效函数数学模型；然后利用约束条件将原三维优化问题转化为一维优化问题；通过理论推导，证明此一维等效能效函数具备先增后减的曲线特性，即全局最优功率点存在；然后设计基于导数的二分法算法求解最优功率点。本发明能够提高异构网络中small cell用户的能效，满足绿色通信的要求。

主权项

1.一种small cell用户无线资源优化方法，其特征在于：该方法由以下4个步骤组成：步骤1：在含small cell小基站、宏蜂窝和D2D的异构网络中，建立small cell用户能效的目标函数，如式(1)所示：该目标函数包括如下约束条件：1、蜂窝用户的最低传输速率要求，即其最低传输速率不能小于δC：2、D2D的最低传输速率要求，即其最低传输速率不能小于δD：3、small cell用户、D2D用户和宏蜂窝用户的最大传输功率限定：PS,PC,PD≤Pmaxsmall cell中包含一个small cell用户；D2D对中包含两个D2D用户，其中一个为接收用户，另一个为发送用户；其中：PS表示small cell用户的传输功率，hSD表示small cell用户与D2D对接收用户间的信道增益，hSC表示small cell用户与宏基站间的信道增益，hS表示small cell用户与小基站间的信道增益，PD表示D2D对发射用户的传输功率，hD表示D2D用户间的信道增益，PC表示蜂窝用户的传输功率，hCD表示蜂窝用户与D2D对接收用户间的信道增益，n0表示噪声功率，Pcircuit表示D2D用户的电路功率消耗，hC表示蜂窝用户与宏基站间的信道增益，hDC表示D2D对发射用户与宏基站间的信道增益，hDS表示D2D对发射用户与小基站间的信道增益，hCS表示蜂窝用户与小基站间的信道增益，max函数表示最大化small cell用户能效的目标函数；步骤2：由于以蜂窝用户传输功率、D2D用户传输功率和small cell用户传输功率为自变量的small cell用户能效优化问题是一个非凸问题，直接进行求解非常困难；对于相同的PS来说，small cell用户能效US的值是随着蜂窝用户传输功率和D2D用户传输功率的增加而减小的，因此，在满足约束条件1和约束条件2中蜂窝用户和D2D用户的最小容量要求情况下取临界值时small cell用户能效是最大的；由约束条件1和约束条件2可得：即：分别令由上式可以求得以small cell用户传输功率为自变量的蜂窝用户传输功率和D2D用户传输功率，分别如下：再将式(5)代入到原优化问题式(1)中可得等效优化函数为：此时目标函数的约束条件为：PS≤P'max其中这样，将以PS、PC和PD为自变量的原能效优化问题转化为只以PS为自变量的等效能效优化问题；步骤3：利用凸优化理论可证明式(5)中等效优化问题的目标函数关于PS具备严格的先增后减的曲线特性；步骤4：设计基于导数的二分法算法求解最优传输功率点。