[发明专利]基于联合干扰对齐和功率优化的D2D通信干扰管理方法

说明书

本发明公开了一种基于联合干扰对齐和功率优化的D2D通信干扰管理方法，主要解决现有方法无法保证干扰对齐可行性和不同干扰链路路径损耗的不同，导致来自不同干扰链路的干扰强度不同的问题；其实施过程为：本系统将优化问题分解为三个子问题，并通过依次求解这三个子问题得出原问题的一个次优解：首先，在保证干扰对齐可行的前提下选择合适的干扰链路来进行干扰对齐，计算出连通系数矩阵a；其次针对所选出的干扰链路设计部分连通干扰对齐预编码V和解码矩阵G；最后针对剩余的干扰进行迭代凸近似功率优化；本发明能使得D2D及蜂窝通信链路提高自由度，同时有效提升网络吞吐量。

技术领域

本发明属于网络中资源管理和干扰的联合管理领域，涉及一种基于联合干扰对齐和功率 优化的D2D通信干扰管理方法。

背景技术

由于未来无线通信系统会越来越密集，干扰情况将更加复杂，所以单纯依靠资源管理的 方法已不能有效消除网络中的干扰。例如，在网络中用户变密集时，将会有更多的D2D链路 与同一个蜂窝用户复用相同的资源。此时，资源分配无法有效的将这些链路分隔开，这些链 路之间的干扰会限制吞吐量的提升。因此，在D2D与蜂窝混合网络中结合更有效的干扰管理 策略来进一步提升网络容量是非常有必要的。

干扰对齐是一种有效降低干扰的策略。当前针对D2D与蜂窝混合网络的干扰对齐研究还 处于起步阶段。根据已有的研究发现，在D2D与蜂窝混合网络中应用干扰对齐技术面临的主 要难题是如何保证干扰对齐的可行性。特别是在这种D2D与蜂窝混合网络中，由于基站和用 户天线配置的不同，干扰系统通常是非对称的。然而，当前得出的有关干扰对齐可行条件的 闭式解都是针对对称网络的，而对于非对称网络缺乏实际可操作的结论。

另外，由于网络中不同干扰链路路径损耗的不同，导致来自不同干扰链路的干扰强度不 同。因而，网络中同时存在较强的干扰和较弱的干扰。研究忽略部分较弱干扰的部分干扰对 齐技术有如下优势：一方面部分干扰对齐可提高系统可得自由度，另一方面可使得干扰对齐 可行条件更容易满足。但已有的关于部分干扰对齐的研究多是针对不含D2D通信的MIMO 干扰网络，因此如何在D2D与蜂窝混合网络中设计有效的部分干扰对齐技术是本章研究重 点。

综上所述，我们借鉴文献中的可行检测算法，提出了一种可保证干扰对齐可行的干扰链 路选取算法。与已有研究相比，本章提出的部分干扰对齐算法可根据网络中的干扰情况选取 合适的链路进行对齐，而不是人为事先规定好哪些链路进行干扰对齐。并且，该链路选取算 法具有多项式级复杂度，实际操作性较强。

发明内容

本发明的目的在于克服现有网络中的资源有限，而用户数目又很多时，资源分配往往不 能有效避免冲突和复用相同资源的用户之间就会产生干扰的缺点，尤其是针对D2D与蜂窝通 信链路构成的干扰系统，提出了一种联合部分干扰对齐及功率优化方法，以在降低或消除干 扰和提高D2D及蜂窝通信链路的自由度，同时有效提升网络吞吐量。

为实现上述目的，本发明使用部分干扰对齐以及功率优化方法，即通过利用干扰链路的 部分连通性，以最大化和速率为目标，建立了联合部分干扰对齐和功率控制的优化问题，并 在该优化问题是一个非线性非凸的混合整数规划问题，难以直接求解情况下，将该问题分解 为三个子问题，并通过依次求解这三个子问题得出原问题的一个次优解。包括如下三个步骤：

1.一种基于联合干扰对齐和功率优化的D2D通信干扰管理方法，包括如下步骤：

(1)保证干扰对齐可行的干扰选取；

(2)迭代式部分干扰对齐；

(3)迭代凸近似功率优化；

其中步骤(1)所述的保证干扰对齐可行的干扰选取按照如下步骤进行：