[发明专利]一种融合社交属性D2D通信的混合能源基站节能方法

权利要求书

1.一种融合社交属性D2D通信的混合能源基站节能方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)构建异构网小区数据传输网络模型：假设融合社交属性D2D通信用户和蜂窝用户通信的网络模型中有1个位于小区中心的宏基站MBS，在MBS覆盖范围内的有L个均匀分布的小蜂窝基站SCBSs和I个随机分布的用户UE，其中，L∈Ω，I∈U，传输网络内分布有两种通信模式的用户：具有社交属性的D2D通信用户DUE和传统蜂窝模式通信用户CUE，假设在一个时隙内1个CUE只能被1个BS服务，而一个BS可以同时服务多个CUE，每个基站有10MHz的可用带宽B；

2)筛选符合社交属性的D2D用户：先使传输网络中满足条件的用户建立D2D通信链接，初步缓解小区中基站上的负载，构建社交向量q_u＝(a₁,a₂,...,a_k,b₁,b₂,...,b_k)，其中a_i∈(0,1)，b_i∈(0,1)，a_i代表用户对不同事物的兴趣与否，b_i则代表用户社交关系的远近程度，计算用户i₁和i₂之间的社交相似性ω(i₁,i₂)、社交距离社交成本公式如下：

其中，C为常数因子，则融合社交属性的D2D用户筛选策略为：

2-1)计算得到的社交距离获得社会距离矩阵S；

2-2)若S中所有的用户间的社交距离都为∞，则所有新传输网络总服务用户集合中的剩余用户都选择蜂窝通信，都属于蜂窝通信用户集合否则进入步骤2-3)；

2-3)从社交距离矩阵S中按顺序提取

2-4)若满足且满足与则用户i₁和用户i₂成功建立D2D通信连接，属于D2D通信用户集合，将第i₁行和第i₂列从S中剔除，更新S，同时从传输网络总服务用户集合中将i₁，i₂删掉，更新传输网络总服务用户集合

2-5)若不能同时满足和令更新S，进入步骤2-3)；

2-6)重复步骤2-3)-2-5)，若为空，则输出结果：D2D通信用户集合蜂窝通信用户集合否则进入步骤2-3)，直接进行D2D通信的D2D用户数量小于BS上服务的蜂窝用户数量，即

3)可再生能源自适应感知用户-基站关联：结合可再生能源时间和空间上的多样性，将传输网络中的CUE进行可再生能源自适应感知用户-基站关联，通过与能源短缺率相关的权重因子ω_j扩展小蜂窝基站的覆盖范围来卸载MBS上的负载压力，当小蜂窝基站的可再生能源存储富余时，扩大SCBSs覆盖范围吸引更多的蜂窝用户连接到小蜂窝基站上，当SCBSs的可再生能源存储不足时，缩小SCBSs的覆盖范围，舍弃一些蜂窝使SCBSs能更好地为其它关联蜂窝用户CUE提供服务，最佳用户-基站关联准则为：

其中，RSRP_ij代表最大参考信号接收功率，β为用户数量相关因子，G_j表示刚进入时隙τ时，SCBS_j存储的可再生能源，E_j^c表示基站BS_j在时间间隔τ内的能源消耗量，二进制变量x_ij表示时间间隔内的基站和蜂窝用户的关联关系，代表SCBS_j的可再生能源短缺率，如果则SCBS_j存储的可再生能源不足以为其服务的蜂窝用户提供数据传输服务，必须由电网能源供电，如果则SCBS_j 存储的可再生能源可以为其服务的蜂窝用户提供数据传输服务，甚至还有能源富余；

4)确定D2D用户对发射端一对一复用蜂窝用户的频谱资源：确定蜂窝用户关联方案后，考虑同频干扰，D2D用户对发射端一对一复用距离D2D用户对发射端最近的蜂窝用户的频谱资源；

5)带宽比例分配：引入带宽分配比例系数，利用拉格朗日对偶法和折半搜索迭代法获得最优的带宽分配比例b_ij^*，P_ij是假设用户占用相应基站的所有频率资源后的总发射功率，利用P_ijb_ij正确反映用户i在获得部分基站j的资源后，带宽比例分配策略为公式(5)所示：

6)计算相应用户i在该基站j上最终获得的发射功率p_ij：将获得的代入计算相应用户i在该基站j上最终获得的发射功率p_ij；

7)计算系统中各基站的总能源成本W，使最终系统中基站总能源成本最优化：将蜂窝用户在基站上最终获得的发射功率p_ij进行求和并代入得到基站的总消耗功率，其中μ_j为基站传输数据消耗的功率因子，为静态电路消耗功率，在时间间隔τ内任意基站只能由一种能源供能，E_j^c＝P_j^allτ为基站在时间间隔τ内的能源消耗量，代表刚进入时隙τ时，小蜂窝基站存储的可再生能源，θ_j为电池中低点能量阈值，为可再生能源捕获量，G为上个时隙电池中存储的可再生能源，系统内各基站最终的总能源成本W为：

其中，m，n分别表示电网能源和可再生能源的单位价格，m＞n＞0，δ_j为基站消耗能量类型的指示函数，δ_j＝0表示只能使用电网能源。