[发明专利]一种增强蜂窝网安全性的D2D通信下行资源共享方法

摘要

本发明公开了一种增强蜂窝网安全性的D2D通信下行资源共享方法，通过联合优化蜂窝用户发射功率、D2D链路发射功率、蜂窝信道分配，在保证蜂窝用户安全通信限制条件下，最大化D2D用户的和速率。本方法给出了在信道分配给定情况下，最优的蜂窝用户发射功率和D2D链路发射功率，并进一步提出了蜂窝信道分配算法；根据信道信息最优化每个信道上的独立功率预算，获得联合最优的功率控制和信道分配方案；本方法具有复杂度低，计算量小，易于实现等优点。

主权项

一种增强蜂窝网安全性的D2D通信下行资源共享方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)设置蜂窝用户的发射功率矩阵P0，设置D2D链路d在信道c上的发射功率矩阵i＝1,...,D，设置蜂窝用户的发射功率预算矩阵并设置初始对偶变量λ(0)＝0和设置精度ε1＝10‑6、ε2＝2×10‑6、ε3＝10‑8、ε4＝2×10‑8，初始化迭代次数t＝0、s＝0、k＝0、m＝0；(2)根据公式和更新和以获得第j对D2D用户在蜂窝频带i上的最优通信速率：其中：式中：ai表示蜂窝用户i与基站的归一化信道增益，θij表示D2D链路j发射端到蜂窝用户i的归一化干扰信道增益，rij表示D2D链路j发射端到蜂窝用户i的归一化信道增益，βij表示蜂窝用户i对D2D链路j的归一化干扰信道增益，ξijl表示D2D链路l在蜂窝频带i上对D2D链路j的归一化干扰信道增益；表示第k次迭代蜂窝用户i的发射功率向量，表示D2D链路j在蜂窝用户i信道上的发射功率向量；和均为迭代函数构成的函数向量，表示D2D链路j在蜂窝用户i信道上的发射功率向量；为蜂窝用户在蜂窝频带i上的信噪比，为第j对D2D用户在蜂窝频带i上的信噪比；其中(3)对所有i＝1,2,…,C，判断和是否均成立：若成立，则进入步骤(4)；否则令k＝k+1，返回步骤(2)；(4)设置步长序列其中为步长序列的第一个值；(5)求解更新其中为所有蜂窝用户最小通信速率；(6)判断|λ(s+1)‑λ(s)|<ε2是否成立：若成立，则进入步骤(7)；否则令s＝s+1，返回步骤(2)；(7)判断且是否成立：若成立，则将作为当前功率预算下优化后的蜂窝用户在蜂窝频带i上的发射功率输出，将作为优化后的D2D用户在蜂窝频带i上的发射功率向量输出，进而求出蜂窝用户c和D2D链路d的最优匹配否则令t＝t+1，返回步骤(2)；(8)根据公式计算其中Rd(pc(pd,c),pd,c)表示D2D用户d的传输速率，设置方向导数(9)计算:tm+1＝[tm+τmd(tm)]T；其中，τm是从迭代步长序列取出的对应值，T为约束采用注水法来完成t到T的映射，式t＝[z]T表示为对于所有c∈C都有tc＝[zi‑θ]+,其中θ为满足约束的最低水位；(10)判断||tm+1‑tm||<ε3是否成立，若成立，则将tm作为最优功率预算分配解，为最佳功率分配和最佳信道匹配，进而求出所有D2D用户的通信和速率，否则令m＝m+1，重新初始化其余不相关参数，返回步骤(2)。