一种D2D通信中带有服务质量保障的能效优化发射功率控制方法技术

技术编号:11694147 阅读:77 留言:0更新日期:2015-07-08 12:59
一种D2D通信中带有服务质量保障的能效优化功率控制方法,包括以下步骤:(1)通过对D2D通信用户和蜂窝网用户发射功率的控制,达到在保障服务质量前提下的D2D通信用户能效优化的目标,以此为依据对该问题进行建模;(2)通过引入辅助变量的方法将涉及D2D通信用户和蜂窝网用户发射功率控制的优化问题P1等效转换为只涉及D2D通信用户发射功率的优化问题P2;(3)通过分析,将优化问题P2转换为优化问题P3,并利用带有分层思想的一维线性搜索算法对其进行求解。本发明专利技术提供一种能够有效降低基站负载、增加频谱利用率、缓解无线通信系统频谱资源匮乏问题的D2D通信领域中带有服务质量保障的能效优化功率控制方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及D2D通信领域中,尤其是一种D2D通信中带有服务质量保障的能效优 化功率控制方法。
技术介绍
随着人们对于网络中数据信息越来越大的需求量,在当手机用户之间距离足够近 时就能够通过对蜂窝网用户的资源复用来实现D2D直接通信的模式有着越来越广阔的发 展前景,尤其在提升能量效率W及下一代无线网络效率优化幅度方面更加值得期待。但是 由于在D2D通信过程中,D2D通信用户对网络中的蜂窝网用户进行了资源复用,不可避免的 会产生干扰,影响蜂窝网用户的通信质量。为了充分利用D2D通信的优势,必须能够控制由 于资源复用所带来的蜂窝网用户与D2D通信用户之间干扰的问题。因此,本专利技术实现在最 大化D2D通信用户能量效率的同时保证网络中包括D2D通信用户W及蜂窝网用户的所有用 户的服务质量,是十分有意义的。
技术实现思路
为了弥补现有的关于D2D通信能效最优化控制方案并未考虑发射机电路基本功 率消耗及其影响的不足。本专利技术提供一种考虑发射机基本电路功耗、最优化用户能量使用 效率、提高资源利用率的D2D通信中的带有服务质量保障的能效优化发射功率控制方案。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是: -种D2D通信中带有服务质量保障的能效优化发射功率控制方法,所述控制方 法包括W下步骤: (1)在D2D通信中,要求实现最大化D2D通信用户的能量效率同时保证包括D2D通 信用户和蜂窝网用户的服务质量,将该最优化问题描述如下;【主权项】1. 一种D2D通信中带有服务质量保障的能效优化发射功率控制方法,其特征在于:所 述控制方法包括以下步骤: (1) 在D2D通信中,要求实现最大化D2D通信用户的能量效率同时保证包括D2D通信用 户和蜂窝网用户的服务质量,将该最优化问题描述如下: 受限制于:在问题Pl中,各参数定义如下: P :蜂窝网用户的发射功率; q :D2D通信用户的发射功率; h :D2D通信中,发射机为电路基本运作的功率消耗,发射功率除外; :蜂窝网用户的吞吐量要求; /?% ·· D2D通信用户的吞吐量要求; :蜂窝网用户的最大发射功率; Pfax : D2D通信用户的最大发射功率; gdd:D2D通信中发射用户到D2D通信中接收用户之间的信道增益; 8^蜂窝网用户到蜂窝网基站之间的信道增益; gdc;:D2D通信中发射用户到蜂窝网基站之间的信道增益; gc;d:蜂窝网用户到D2D通信中接收用户之间的信道增益; RJp^):蜂窝网用户的上行链路的吞吐量; Rd(p,q) :D2D通信用户的吞吐量; IV背景噪声功率; (2) 利用公?将P用q代替,与此同时,引入q新的上下界变量^与Q 将问题Pl等效地转化为一个对D2D通信用户发射功率的控制优化问题P2 : 受限制于定义 A = gcBgdd,B = a a。%。,C = njg。# a ,并定义函数〗,将优化问题P2等效地转化为优化问题P3 :受限制于:F(z,q)彡O 在问题P2和问题P3中,各参数定义如下: p :蜂窝网用户的发射功率; q :D2D通信用户的发射功率; h :D2D通信中发射机为电路基本运作的功率消耗,除发射功率外; i?tre£? ··蜂窝网用户的吞吐量要求; /?% ·· D2D通信用户的吞吐量要求; /5Jna'?蜂窝网用户的最大发射功率; PfTui : D2D通信用户的最大发射功率; gdd:D2D通信中发射用户到D2D通信中接收用户之间的信道增益; 8^蜂窝网用户到蜂窝网基站之间的信道增益; gdc;:D2D通信中发射用户到蜂窝网基站之间的信道增益; gc;d:蜂窝网用户到D2D通信中接收用户之间的信道增益; IV背景噪声功率; z :辅助待决定的控制变量; (3)为求解问题P3,变形成如下子问题: P3-A :q*(z) = arg max F (z, q) 受限制于:ρ 2 2殳 然后利用q#(z),解决如下子问题得到IzW}: P3~B :max z 受限制于:F(z,q#(z))彡O ζ^Ο 在子问题Ρ3-Α和子问题Ρ3-Β中,参数定义如下: q%D2D通信中用户发射功率的最优值; IzW}:问题P3的最优解,上标表示参数在优化问题中的最优值; 通过求解子问题P3-A和P3-B,最终得到D2D通信中用户发射功率最优值cf以及最大 化的D2D通信中用户的能量效率。2.如权利要求1所述的一种D2D通信中带有服务质量保障的能效优化功率控制方案, 其特征在于:所述步骤(3)中,采用了分层的思想对问题P3进行优化求解,步骤为: 步骤3. 1 :对于步骤(3)中的唯一最优值q#(z)有: 其中,A = gcBgdd,B = a cgcdgdc,C = n0 (gcB+ a cgcd); 步骤3. 2 :问题P3-B中最优的情况在F (z,cf (z)) = O下取得,另外定义D2D通信用户 的发射机电路运作基本功耗h的两个上下临界值为:① 若/1<旦,.那么问题P3的最优解{z*,q*}为:,从而获得问题Pl的最优解为:D2D通信用户的最优发射功车^ =2,蜂 窝网用户的最优发射功-.以及D2D通信用户的最大能量效率:② 若/1 >1,那么问题P3的最优解{z*,q*}为:^从而获得问题P1的最优解为:D 2 D通信用户的最优发射功率=泛, 蜂窝网用户的最优发射功率以及D2D通信用户的最大能量效 率:③ 若互< /1 < 77,那么问题P3的最优解{z*,q*}通过如下算法求解: 步骤具体如下: 步骤3. 2. I :设置$ = i二及,设置e 2为二分法计算误差的限度; 步骤3. 2. 2步骤3. 2. 3 :计算步骤3. 2.4 :如果-e 2〈Ρ(ζ,ν)〈 e 2,则算法运行停止,输出:D2D通信用户的最优发 射功率cf= q%蜂窝网用户的最优发射功-D2D通信用户的最大能量 效率Zi"= z ;否则执行步骤3. 2. 5 ; 步骤3. 2. 5:如果F (z,qt) > e 2,将z赋值给互,跳至步骤3. 2. 2 ;如果F (z,0〈_ e 2, 将z赋值给跳至步骤3. 2. 2。【专利摘要】一种D2D通信中带有服务质量保障的能效优化功率控制方法,包括以下步骤:(1)通过对D2D通信用户和蜂窝网用户发射功率的控制,达到在保障服务质量前提下的D2D通信用户能效优化的目标,以此为依据对该问题进行建模;(2)通过引入辅助变量的方法将涉及D2D通信用户和蜂窝网用户发射功率控制的优化问题P1等效转换为只涉及D2D通信用户发射功率的优化问题P2;(3)通过分析,将优化问题P2转换为优化问题P3,并利用带有分层思想的一维线性搜索算法对其进行求解。本专利技术提供一种能够有效降低基站负载、增加频谱利用率、缓解无线通信系统频谱资源匮乏问题的D2D通信领域中带有服务质量保障的能效优化功率控制方法。【IPC分类】H04W52-26【公开号】CN104768213【申请号】CN201410550498【专利技术人】吴远, 陈佳超, 何艳飞, 钱丽萍 【申请人】浙江工业大学【公开日】2015年7月8日【申请日】20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种D2D通信中带有服务质量保障的能效优化发射功率控制方法,其特征在于:所述控制方法包括以下步骤:(1)在D2D通信中,要求实现最大化D2D通信用户的能量效率同时保证包括D2D通信用户和蜂窝网用户的服务质量,将该最优化问题描述如下:受限制于:在问题P1中,各参数定义如下:p:蜂窝网用户的发射功率;q:D2D通信用户的发射功率;h:D2D通信中,发射机为电路基本运作的功率消耗,发射功率除外;蜂窝网用户的吞吐量要求;D2D通信用户的吞吐量要求;蜂窝网用户的最大发射功率;D2D通信用户的最大发射功率;gdd:D2D通信中发射用户到D2D通信中接收用户之间的信道增益;gcB:蜂窝网用户到蜂窝网基站之间的信道增益;gdc:D2D通信中发射用户到蜂窝网基站之间的信道增益;gcd:蜂窝网用户到D2D通信中接收用户之间的信道增益;Rc(p,q):蜂窝网用户的上行链路的吞吐量;Rd(p,q):D2D通信用户的吞吐量;n0:背景噪声功率;(2)利用公式将p用q代替,与此同时,引入q新的上下界变量与Q将问题P1等效地转化为一个对D2D通信用户发射功率的控制优化问题P2:受限制于:其中,定义A=gcBgdd,B=αcgcdgdc,C=n0(gcB+αcgcd),并定义函数将优化问题P2等效地转化为优化问题P3:受限制于:F(z,q)≥0在问题P2和问题P3中,各参数定义如下:p:蜂窝网用户的发射功率;q:D2D通信用户的发射功率;h:D2D通信中发射机为电路基本运作的功率消耗,除发射功率外;蜂窝网用户的吞吐量要求;D2D通信用户的吞吐量要求;蜂窝网用户的最大发射功率;D2D通信用户的最大发射功率;gdd:D2D通信中发射用户到D2D通信中接收用户之间的信道增益;gcB:蜂窝网用户到蜂窝网基站之间的信道增益;gdc:D2D通信中发射用户到蜂窝网基站之间的信道增益;gcd:蜂窝网用户到D2D通信中接收用户之间的信道增益;n0:背景噪声功率;z:辅助待决定的控制变量;(3)为求解问题P3,变形成如下子问题:P3‑A:q*(z)=arg max F(z,q)受限制于:然后利用q*(z),解决如下子问题得到{z*,q*}: P3‑B:max z受限制于:F(z,q*(z))≥0z≥0在子问题P3‑A和子问题P3‑B中,参数定义如下:q*:D2D通信中用户发射功率的最优值;{z*,q*}:问题P3的最优解,上标“*”表示参数在优化问题中的最优值;通过求解子问题P3‑A和P3‑B,最终得到D2D通信中用户发射功率最优值q*以及最大化的D2D通信中用户的能量效率。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:吴远陈佳超何艳飞钱丽萍
申请(专利权)人:浙江工业大学
类型:发明
国别省市:浙江;33

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