[发明专利]基于进退法和黄金分割法的高能效资源优化方法

权利要求书

1.基于进退法和黄金分割法的高能效资源优化方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）建立能效的目标函数，如式（1）

maxUEE=Σi=1NdΣj=1Mxi,j·R(pi,j)Σj=1Mxi,j·pi,j+PC---(1)]]>

该目标函数包括如下约束条件：

①每组D2D对的最低传输速率要求，即最低传输速率不能小于γ_i，不同组的D2D对的最低传输速率可以不同：

R(pi,j)≥γi,∀i,∀j]]>

②与一组D2D对共享相同资源块的蜂窝用户对该组D2D对中的两个D2D用户的干扰功率必须小于一定值τ：

pI,k,i·hk,i≤τ,∀xi,j=1]]>

③x_i,j取1表示第i组D2D对选择第j个资源块进行复用，x_i,j取0表示第i组D2D对不选择第j个资源块进行复用：

xi,j∈{0,1},∀i,∀j]]>

④每组D2D对能且只能复用一个蜂窝用户的资源块：

Σj=1Mxi,j=1,∀i]]>

⑤每个蜂窝用户的资源块最多只能被一组D2D对复用：

Σi=1Ndxi,j≤1,∀j]]>

⑥D2D用户的最大传输功率限定

0≤pi,j≤pmax,∀i,∀j]]>

每组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：N_d表示D2D对的组数，M表示可分配资源块的个数，i表示第i组D2D对，j表示第j个资源块，k表示与第i组D2D对复用相同资源块的蜂窝用户的序号；U_EE表示所有D2D对的能效之和；R(pi,j)=w·log2(1+pi,j·hD,ipI,k,i·hk,i+σ2),]]>表示第i组D2D对复用第j个资源块时的速率；p_i,j表示第i组D2D对在第j个资源块上的传输功率，P_C表示移动终端上电路所消耗的功率，w表示资源块的带宽，h_D,i表示同一组D2D对中发射用户和接收用户之间的信道增益，p_I,k,i表示与一组D2D对共享资源块的蜂窝用户的发射功率，h_k,i表示共享同一资源块的蜂窝用户与D2D对中的接收用户间的信道增益，σ²表示高斯白噪声的方差；

（2）若x_i,j取定值，就去除了原优化问题中D2D对之间的耦合，即将目标函数分成两层独立的优化问题，其中第一层优化问题为功率控制问题，第二层优化问题为资源分配问题；

（3）第一层优化问题中，每组D2D对在固定资源上的能效函数U(p_i,j)表示为：

U(pi,j)=R(pi,j)pi,j+PC=w·log2(1+pi,j·hi,ipC,k,i·hk,i+σ2)pi,j+PC,∀i,∀j---(2)]]>

该能效函数具有递减或先递增后递减的性质，每组D2D对各自采用进退法和黄金分割法求得各自的最优解；

（4）第二层优化问题中，采用启发式资源分配算法进行资源分配，确定每组D2D对所复用的资源。

2.根据权利要求1所述的基于进退法和黄金分割法的高能效资源优化方法，其特征在于：所述步骤（4）中，第二层优化问题的数学模型为：

maxΣi=1NdΣj=1M′xi,jU(pi,j*)---(3)]]>

该数学模型包括如下约束条件：

Σj=1Mxi,j=1,∀i]]>

Σi=1Ndxi,j≤1,∀j]]>

xi,j∈{0,1},∀i,∀j]]>

其中：表示第一层优化问题中所得到的最优能效值，利用第一层优化的结果采用启发式资源分配算法进行资源分配，具体包括如下步骤：

4a）.将每组D2D对在各个可用资源上的最优能效U(p_i,j)从大到小进行排序；

4b）.先让每组D2D都占用能使其能效U(p_i,j)最大的资源；

4c）.找出冲突的资源和D2D对；

4d）.在冲突的资源和D2D对中，计算每组D2C对采用能效U(p_i,j)次之的资源所造成的能效损失，将冲突的资源分配给能效损失最大的D2D对其余D2D对复用能效次之的资源；

4e）.重复4c）～4d），直至D2D对所复用的资源没有冲突。