一种复杂电磁环境中的D2D干扰抑制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种复杂电磁环境中的D2D干扰抑制方法及装置，所述方法包括：针对待抑制干扰的通信系统，构建干扰模型；其中，所述通信系统中包括基站，蜂窝用户和D2D用户，且在系统中单小区D2D用户多于蜂窝用户；基于改进的图着色优化算法求解所述干扰模型，得到D2D用户和蜂窝用户信道资源分配比例的最优解，以降低用户之间的干扰以及复杂电磁环境的干扰。本发明专利技术所提供的技术方案可以在复杂的电磁环境中降低用户之间的干扰以及复杂电磁环境的干扰，有效改善资源分配的不合理，进而实现高信噪比的抗干扰通信。的抗干扰通信。的抗干扰通信。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂电磁环境中的D2D干扰抑制方法及装置


[0001]本专利技术涉及无线通信抗干扰
，特别涉及一种复杂电磁环境中的D2D干扰抑制方法及装置。

技术介绍

[0002]随着无线通信的发展，动通信承载的数据流量爆炸式增长和无线频谱资源紧缺的矛盾日益涌现，为了解决这一问题，D2D技术应运而生。它是两个对等的用户节点之间直接进行通信的一种通信方式，每个用户节点都能发送和接收信号，并具有转发消息的功能。在D2D通信网路中，用户节点同时扮演伺服器和客户端的角色，用户能够意识到彼此的存在，自组织地构成一个虚拟或者实际的群体。
[0003]构成复杂电磁环境的主要因素有敌、我双方的电子对抗，各种武器装备所释放的高密度、高强度、多频谱的电磁波，民用电磁设备的辐射和自然界产生的电磁波等。
[0004]通过设计基于D2D的抗干扰通信网络提高频谱利用率，改善不同通信情况下用户体验问题刻不容缓。如何解决D2D用户间的干扰，D2D用户与蜂窝用户间干扰是无线通信中的重要问题之一，因此，有必要研究一种关于D2D干扰抑制的算法，来优化无线通信系统，来抵抗复杂电磁环境。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种复杂电磁环境中的D2D干扰抑制方法及装置，以求在复杂的电磁环境中降低用户之间的干扰以及电磁环境的干扰，改善资源分配的不合理，解决复杂电磁环境干扰问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：
[0007]一方面，本专利技术提供了一种复杂电磁环境中的D2D干扰抑制方法，包括：
[0008]针对待抑制干扰的通信系统，构建干扰模型；其中，所述通信系统中包括基站，蜂窝用户和D2D用户，且在系统中单小区D2D用户多于蜂窝用户；
[0009]基于改进的图着色优化算法求解所述干扰模型，得到D2D用户和蜂窝用户信道资源分配比例的最优解，以降低用户之间的干扰以及复杂电磁环境的干扰。
[0010]进一步地，所述干扰模型表示为：
[0011][0012][0013][0014][0015][0016]P argmax R
[0017]C1 P
BS
≤P
BS
‑
max
,P
D
≤P
D
‑
max
[0018]C2
[0019]C3
[0020]C4
[0021]C5
[0022]其中，P
BS
是基站BS的发射功率；h
cu
是基站到蜂窝用户的信道增益；P
D
是的发射功率，表示第j个D2D的接收用户；是第j个D2D发送端到第i个蜂窝用户的信道增益；是第j个D2D发送端到第j个D2D用户接收端的信道增益；是基站BS到第j个D2D接收端的信道增益；表示共用相同频谱资源的第j
′
个用户的发送端到第j个用户的接收端的信道增益，此时j
′
不等于j；N0是高斯白噪声；σ2是复杂电磁环境中的干扰；v
ij
表示第j个D2D用户复用第i个蜂窝用户信道；表示第i个蜂窝用户的SINR；表示第j个D2D用户的SINR；表示第i个蜂窝用户速率；表示第j个D2D用户速率；表示蜂窝用户的SINR上限；表示D2D用户的SINR上限；R表示系统总吞吐量；h
CUi,BS
表示第i个蜂窝用户与基站BS之间的信道增益；表示蜂窝用户的干扰上限；(r
cu
,min)为蜂窝用户所需的最低服务质量；W表示信道带宽；优化问题以系统在单小区D2D用户多于蜂窝用户下考虑，C1、C2、C3、C4、C5为约束条件；N表示D2D用户对的个数，M表示蜂窝用户的个数，P
BS
‑
max
表示基站发射的最大功率，P
D
‑
max
表示D2D用户对发送端发射的最大功率。
[0023]进一步地，所述基于改进的图着色优化算法求解所述干扰模型，得到D2D用户和蜂窝用户信道资源分配比例的最优解，以降低用户之间的干扰以及复杂电磁环境的干扰，包括：
[0024]确定D2D用户之间受到干扰的大小和干扰距离，构建干扰图；
[0025]在满足用户所能承受的干扰上限的情况下确定D2D用户可用的颜色列表；
[0026]根据所述可用颜色列表中相同的颜色对用户进行分簇，得到D2D用户和蜂窝用户信道资源分配比例的最优解，以降低用户间的干扰及复杂电磁环境干扰。
[0027]进一步地，所述在满足用户所能承受的干扰上限的情况下确定D2D用户可用的颜色列表，包括：
[0028]步骤1，计算用户所能承受的干扰上限并且对来自D2D的总干扰进行计算，如果总干扰大于干扰上限则按照干扰大小从大到小依次剔除，直到总干扰小于等于干扰上限
[0029]步骤2，初始化用户速率计算着色优先级函数；
[0030]步骤3，选择优先级最高的用户，此时用第i种颜色对选择的用户进行着色，即为其分配资源，在此之后对着色矩阵C以及D2D用户速率进行更新；
[0031]步骤4，将第i种颜色从颜色可用列表中去除，并对所有可着第i种颜色的用户进行更新；
[0032]步骤5，判断是否还有用户可着第i种颜色，若有，则继续进行步骤2，否则，i＝i+1；
[0033]步骤6，重复进行步骤2至步骤5，直至全部颜色着色完成。
[0034]进一步地，所述着色优先级函数为：
[0035][0036]其中，为第i个蜂窝用户的SINR；为第j个D2D用户的SINR；δ
ij
表示坐标为(i,j)的顶点的相关度，u(i,j)表示坐标为(i,j)的顶点累计着色度因子。
[0037]另一方面，本专利技术还提供了一种复杂电磁环境中的D2D干扰抑制装置，所述复杂电磁环境中的D2D干扰抑制装置包括：
[0038]干扰模型构建模块，用于针对待抑制干扰的通信系统，构建干扰模型；其中，所述通信系统中包括基站，蜂窝用户和D2D用户，且在系统中单小区D2D用户多于蜂窝用户；
[0039]资源分配最优解求解模块，用于基于改进的图着色优化算法求解所述干扰模型构建模块所构建的干扰模型，得到D2D用户和蜂窝用户信道资源分配比例的最优解，以降低用户之间的干扰以及复杂电磁环境的干扰。
[0040]进一步地，所述干扰模型构建模块所构建的干扰模型表示为：
[0041][0042][0043][0044][0045][0046]P argmax R
[0047]C1 P
BS
≤P
BS
‑
max
,P
D
≤P
D
‑
max
[0048]C2
[0049]C3
[0050]C4
[0051]C5
[0052]其中，P
BS
是基站BS的发射功率；h本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂电磁环境中的D2D干扰抑制方法，其特征在于，包括：针对待抑制干扰的通信系统，构建干扰模型；其中，所述通信系统中包括基站，蜂窝用户和D2D用户，且在系统中单小区D2D用户多于蜂窝用户；基于改进的图着色优化算法求解所述干扰模型，得到D2D用户和蜂窝用户信道资源分配比例的最优解，以降低用户之间的干扰以及复杂电磁环境的干扰。2.如权利要求1所述的复杂电磁环境中的D2D干扰抑制方法，其特征在于，所述干扰模型表示为：为：为：为：为：P argmax RC1 P
BS
≤P
BS
‑
max,PD
≤P
D
‑
maxmaxmaxmax
其中，P
BS
是基站BS的发射功率；h
cu
是基站到蜂窝用户的信道增益；P
D
是的发射功率，表示第j个D2D的接收用户；是第j个D2D发送端到第i个蜂窝用户的信道增益；是第j个D2D发送端到第j个D2D用户接收端的信道增益；是基站BS到第j个D2D接收端的信道增益；表示共用相同频谱资源的第j
′
个用户的发送端到第j个用户的接收端的信道增益，此时j
′
不等于j；N0是高斯白噪声；σ2是复杂电磁环境中的干扰；v
ij
表示第j个D2D用户复用第i个蜂窝用户信道；表示第i个蜂窝用户的SINR；表示第j个
D2D用户的SINR；表示第i个蜂窝用户速率；表示第j个D2D用户速率；表示蜂窝用户的SINR上限；表示D2D用户的SINR上限；R表示系统总吞吐量；h
CUi,BS
表示第i个蜂窝用户与基站BS之间的信道增益；表示蜂窝用户的干扰上限；(r
cu
,min)为蜂窝用户所需的最低服务质量；W表示信道带宽；优化问题以系统在单小区D2D用户多于蜂窝用户下考虑，C1、C2、C3、C4、C5为约束条件；N表示D2D用户对的个数，M表示蜂窝用户的个数，P
BS
‑
max
表示基站发射的最大功率，P
D
‑
max
表示D2D用户对发送端发射的最大功率。3.如权利要求1所述的复杂电磁环境中的D2D干扰抑制方法，其特征在于，所述基于改进的图着色优化算法求解所述干扰模型，得到D2D用户和蜂窝用户信道资源分配比例的最优解，以降低用户之间的干扰以及复杂电磁环境的干扰，包括：确定D2D用户之间受到干扰的大小和干扰距离，构建干扰图；在满足用户所能承受的干扰上限的情况下确定D2D用户可用的颜色列表；根据所述可用颜色列表中相同的颜色对用户进行分簇，得到D2D用户和蜂窝用户信道资源分配比例的最优解，以降低用户间的干扰及复杂电磁环境干扰。4.如权利要求3所述的复杂电磁环境中的D2D干扰抑制方法，其特征在于，所述在满足用户所能承受的干扰上限的情况下确定D2D用户可用的颜色列表，包括：步骤1，计算用户所能承受的干扰上限并且对来自D2D的总干扰进行计算，如果总干扰大于干扰上限则按照干扰大小从大到小依次剔除，直到总干扰小于等于干扰上限步骤2，初始化用户速率计算着色优先级函数；步骤3，选择优先级最高的用户，此时用第i种颜色对选择的用户进行着色，即为其分配资源，在此之后对着色矩阵C以及D2D用户速率进行更新；步骤4，将第i种颜色从颜色可用列表中去除，并对所有可着第i种颜色的用户进行更新；步骤5，判断是否还有用户可着第i种颜色，若有，则继续进行步骤2，否则，i＝i+1；步骤6，重复进行步骤2至步骤5，直至全部颜色着色完成。5.如权利要求4所述的复杂电磁环境中的D2D干扰抑制方法，其特征在于，所述着色优先级函数为：其中，为第i个蜂窝用户的SINR；为第j个D2D用户的SINR；δ
ij
表示坐标为(i,j)的顶点的相关度，u(i,j)表示坐标为(i,j)的顶点累计着色度因子。6.一种复杂电磁环境中的D2D干扰抑制装置，其特征在于，包括：干扰模型构建模块，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海君，韩名扬，李亚博，梁琰，张耀敏，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：