[发明专利]一种D2D通信中频谱效率最大化的功率分配方法

摘要

本发明公开了一种D2D通信中频谱效率最大化的功率分配方法，通过分布式优化蜂窝用户的发射功率、D2D用户对的发射功率，在保证宏用户最低服务质量要求和D2D用户与蜂窝用户的功率限制的情况下最大化D2D用户的频谱效率。在给定蜂窝频带资源的情况下，最大化D2D通信的频谱效率等价于最大化D2D通信的和速率。本方法给出了在任何D2D用户都可以使用所有信道，并且任意信道可以同时被所有D2D用户占用的情况下，最优的蜂窝用户发射功率和D2D链路发射功率。主要用凸近似的方法将非凸问题近似为可求解的凸优化问题，并利用给出的闭式解快速收敛到凸问题的优化解。本发明具有收敛速度快，计算量小，易于实现，结果精度高等优点。

主权项

1.一种D2D通信中频谱效率最大化的功率分配方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)基站设定D2D通信设备的初始发射功率矩阵z∈R^N×K，N、K分别是D2D用户对总数和可用载波总数；(2)根据z计算逼近系数矩阵a、b，其中a，b∈R^N×K并且其中，是第i个D2D用户对的发射端到第i个D2D用户对的接收端在第k个载波上的信道增益，是第j个D2D用户对的发射端到第i个D2D用户对的接收端在第k个载波上的等效信道增益，是第i个D2D用户对的接收端在第k个载波上接收到等效噪声功率；(3)基站将逼近系数矩阵a、b以及等效信道增益和噪声广播给各D2D用户对，各D2D用户对以和功率不超过最大限制为条件基于拉格朗日乘子法迭代计算发射功率，第i个D2D用户对的发射端在第k个载波上的发射功率为：其中，是从第i个D2D用户对的发射端到基站在第k个载波上的信道增益，是第k个蜂窝用户通过第k个载波到达基站的信道增益，表示第i个D2D用户对的发射端在第k个载波上的最大发射功率，表示数在空间上的投影，分别表示λⁿ，μⁿ的第i，k个分量，λⁿ，μⁿ分别表示第n次迭代时，拉格朗日乘子λ和μ的值；(4)各D2D用户对将计算得到的发射功率反馈给基站，基站获得D2D用户对的发射功率矩阵p后与矩阵z相比判断是否收敛，若未收敛令z＝p，转到步骤(2)，若收敛则由基站计算各蜂窝用户的发射功率；第k个蜂窝用户的发射功率按照如下公式计算：其中，p_jk是第j个D2D用户对的发射端在第k个载波上的发射功率，是从第j个D2D用户对的发射端到基站在第k个载波上的信道增益，是基站在第k个载波上接收到的噪声功率，ρ_k是第k个蜂窝用户的服务质量限制。