[发明专利]一种基于干扰对齐的D2D用户的功率控制方法

权利要求书

1.一种基于干扰对齐的D2D用户的功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

设定在蜂窝网络系统的某个小区中，有L个D2D用户和K个CU，CU之间通过基站进行通 信，D2D用户之间可以无需通过基站直接与彼此进行通信，CU通信和D2D通信均处于工作状 态；每个CU的带宽为W且节点为单天线；各个D2D用户的发射天线数目相同为M_T，各个D2D用 户的接收天线数目相同为M_R根；每个D2D用户传输数据的符号长度相同，均为n；当蜂窝网络 系统的该小区的空闲频带被划分为D个子载波频带时，记每个子载波频带的带宽为Δf，并 规定当D2D用户对CU产生的干扰小于最大干扰阈值时，D2D用户可以使用该小区的空闲频 带；且D2D用户按MIMO-OFDM通信体制进行通信；假设整个蜂窝网络系统在最佳信道状态信 息情况下，设l为D2D用户编号；d为子载波编号；

S1：对D2D用户发送端的信号预编码实现干扰对齐，对D2D用户接收端的信号进行干扰 抑制，消除D2D用户之间的干扰；

S2：限定D2D用户对某个CU的干扰不大于系统预先设置的干扰阈值，限定D2D用户的总 发射功率不大于系统允许D2D用户所用的最大发射功率，在D2D用户对CU用户的干扰不大于 系统的干扰阈值且D2D用户的总发射功率不大于系统设定的最大发射功率的限制条件下， 得到每个D2D用户在每个子载波上的最优发射功率，从而使得D2D用户在所有子载波上的数 据传输速率总和最大。

2.根据权利要求1所述的一种基于干扰对齐的D2D用户的功率控制方法，其特征在于， S1具体步骤为：

01)令l＝1，d＝1；

02)对D2D用户发送端的信号运用干扰对齐进行预编码，并对D2D用户接收端收到的信 号进行干扰抑制，

rank(UldHHlldVld)=n,∀l]]>和(1)

UldHHljdVjd=0,∀j≠l]]>和(2)

其中，符号rank(A)表示求矩阵A的秩；为M_R行n列的矩阵，是在第d个子载波上应用于 第l个D2D用户接收端上的正交线性干扰抑制矩阵；上标H表示矩阵的共轭转置运算；为 M_R行M_T列的矩阵，是在第d个子载波上第j个D2D用户发送端到第l个D2D用户接收端信道的频 率响应矩阵；特殊地，为在第d个子载波上第l个D2D用户发送端到第l个D2D用户接收端 信道的频率响应矩阵；V_l^d为M_T行n列的矩阵，是第d个子载波上第l个D2D用户发送端上的干 扰对齐预编码矩阵；

由式(1)和式(2)计算得到D2D用户发送端的信号预编码矩阵V_l^d和D2D用户接收端的正 交线性干扰抑制矩阵U_l^d；

03)若d<D，则令d值加1，并返回步骤02)，进行第l个D2D用户在下一个子载波上的预编 码矩阵和正交线性干扰抑制矩阵的求解，若d＝D，进入下一步；

04)若l<L，则令l值加1，并令d＝1，进行下一个D2D用户在所有子载波上的预编码矩阵 和正交线性干扰抑制矩阵的求解，直至l＝L；

由以上步骤得到所有D2D用户发送端信号的预编码矩阵和接收端的干扰抑制矩阵。

3.根据权利要求2所述的一种基于干扰对齐的D2D用户的功率控制方法，其特征在于， S2具体步骤为：

01)所有D2D用户在所有子载波上的数据传输速率总和可以表示为：

R=Σd=1DΣl=1Llog2|In+1σAWGN2+Σk=1KJk,ldUldHHlldVldSldVldHHlldHUld|]]>

其中，I_n为n阶单位矩阵；为加性高斯白噪声功率；为n阶矩阵，是第l个D2D用 户在第d个子载波上输入的频域信号的协方差矩阵；为第k个蜂窝用户对第l个D2D用户 在第d个子载波上的干扰功率；为所有CU在第d个子载波上对第l个D2D用户的总干 扰功率；第l个D2D用户在第d个子载波上的频域信号的发射功率为则每个D2D 用户的总发射功率为

02)在第d个子载波上由第l个D2D用户的发送端对第k个CU接受端产生的干扰表示为：

Ik,ld=Ωkd*Tr(Gl,kdVldSldVldHGl,kdH)]]>

其中，为第d个子载波对第k个CU的干扰因子系数，计算式为其中Φ^d(f)为第d个子载波上的功率谱密度，E_d表示第d个D2D用户的子载波频带中心和第k 个CU频带中心之间的频率间隔；符号Tr(A)表示求矩阵A的迹；为1行M_T列的矩阵，是第d 个子载波上第l个D2D用户发送端和第k个CU之间的信道增益矩阵；

03)对D2D用户在子载波上的发射功率进行优化分配，使得D2D用户对CU的干扰小于 干扰阈值的时候R达到最大；

优化问题为：

s.t.:Σd=1DPld≤Pl,∀l]]>

Pld≥0,∀d]]>和

Σd=1DΣl=1LIk,ld≤Ithk,∀l]]>

其中，P_l为规定的系统允许每个D2D用户所用的最大发射功率；为干扰阈值；解优化 问题得到每个D2D用户在每个子载波上最优的发射功率P_l^d，l＝1,2,……,L；d＝1,2,……, D，从而得到D2D用户数据传输速率总和的最大值。