[发明专利]一种设备直连通信网络顽健资源分配方法及网络系统

说明书

本发明提出了一种设备直连通信网络顽健资源分配方法及网络系统，该顽健资源分配方法包括如下步骤：系统初始化，建立目标函数和约束关系；求解目标函数，获取设备直连用户传输功率、子信道分配策略和设备直连网络总能效；判断当前迭代次数是否大于最大迭代次数，若是则输出设备直连用户最优传输功率、最优子信道分配策略和设备直连网络最优总能效，否则进入下一次迭代。本发明考虑信道不确定性，通过控制设备直连用户最优传输功率、最优子信道分配策略和设备直连网络最优总能效，能够良好地限制对蜂窝用户的干扰功率，保护蜂窝用户网络的服务质量，具有良好的顽健性。

技术领域

本发明涉及无线网络资源分配技术领域，具体涉及一种设备直连通信网络顽健资源分配方法及网络系统，特别是一种设备直连无线网络中基于最坏准则的顽健资源分配方法及网络系统。

背景技术

设备直连(Device-to-Device,D2D)通信技术通过复用蜂窝用户的频谱资源，已成为一种新的分布式、协作通信方式。该通信技术可以允许终端设备在没有基础网络设施的情况下，利用终端之间直接连接的方式实现通信，是一种有效提高频谱效率、减小网络负担的新技术。

认知无线电(Cognitive Radio,CR)技术可以动态监测频谱利用情况，并通过频谱共享方式机会式的接入到主用户频谱，从而极大的提高了无线频谱资源的利用率。因此，认知无线电与D2D通信结合成为基于认知协作的新型通信方式，可以有效的复用蜂窝用户频谱与获得较好的信道复用增益。

由于设备直连技术的引入，使得原本基于频谱共享的认知无线电动态资源分配变得更加复杂。另外，设备直连技术的引入也会导致干扰问题的加剧。而随着用户设备及通信基站部署数量的增加，无线通信系统的能耗日益增加。因此，如何设计基于能效的认知设备直连网络资源分配方法，对提升设备直连网络通信性能至关重要。目前对该问题的研究主要在完美信道状态信息下对资源分配问题进行研究。然而，由于无线通信信道固有的随机性和频谱感知误差的存在，完美的信道状态信息难以得到保障。因此，研究基于信道不确定性的顽健资源分配问题更具现实意义。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种设备直连通信网络顽健资源分配方法及网络系统。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种设备直连通信网络顽健资源分配方法，其包括如下步骤：

S1，系统初始化，设定迭代次数T_max或退出阈值，迭代初始化；建立目标函数和约束关系；

S2，求解目标函数，获取设备直连用户传输功率子信道分配策略和设备直连网络总能效θ^t；

S3，判断设备直连用户实际传输速率是否大于等于最小传输速率阈值；若是，则进入S4；否则，进入S5；

S4：判断每个子信道是否只由一个设备直连用户对占用；若是，则进入S5；否则，进入S7；

S5：计算设备直连用户对蜂窝用户的干扰功率，并判断该干扰功率值是否小于等于干扰功率阈值；若是，则进入S6；否则，进入S7；

S6：判断设备直连用户每个子信道上的传输功率是否小于等于每个子信道上的最大传输功率阈值；若是，则进入S7；否则，进入下一次迭代，返回S2；

S7：判断当前迭代次数是否大于最大迭代次数或者相邻两次的计算结果是否小于退出阈值，若是，则结束，输出设备直连用户最优传输功率、最优子信道分配策略和设备直连网络最优总能效；否则，进入下一次迭代，返回S2。

本发明的设备直连通信网络顽健资源分配方法考虑信道不确定性，通过控制设备直连用户最优传输功率、最优子信道分配策略和设备直连网络最优总能效，能够良好地限制对蜂窝用户的干扰功率，保护蜂窝用户网络的服务质量，具有良好的顽健性。