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专利号: 2018102508191
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-06-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于NOMA的D2D通信联合子信道与功率分配方法,其特征在于:包括如下步骤:

1)计算每个蜂窝用户被各个D2D组复用后的信噪比:系统由M个蜂窝用户与N个D2D组组成,每个D2D组包含一个D2D发射机和两个D2D接收机,每个D2D组复用一个子载波,假设D2D组内的D2D发射机以固定功率比的发射功率发送给两个接收机,计算出被D2D组j复用后蜂窝用户i的信噪比

2)为每个D2D组用户选择候选蜂窝用户:判断 是否大于蜂窝用户的信干噪比,如果大于则把蜂窝用户i添加到第j个D2D组的候选蜂窝用户集中;

3)为每个D2D组分配最优的子载波;

4)构建以最大化D2D用户的能量效率为目标的优化函数:

优化函数的目标函数为:

约束条件为 和

其中蜂窝用户在各个子信道上的发射功率均为Pc,每个D2D组中D2D发射端的发射功率为PD,gi,B表示蜂窝用户i与基站之间的信道增益,gj,1和gj,2分别表示第j个D2D组中D2D发射端与D2D接收端1和D2D接收端2之间的信道增益, 和 分别表示蜂窝用户i和与之共用信道的第j个D2D组中接收端1和接收端2之间的信道增益,hj,B表示第j个D2D组中发发射端与基站间的信道增益,σ2表示各个用户接受到的高斯白噪声,xi,j∈{0,1}为信道分配的指示变量, 表示各个蜂窝用户的信干噪比阈值, 和 表示各个D2D组中强弱用户的信干噪比阈值,σ2是高斯白噪声;

为了区分D2D组中的两个接收端,将D2D发射端与接收端之间信道增益大的用户称为强用户,信道增益小的用户称为弱用户。假设gj,1>gj,2,即接收端1为强用户,接收端2为弱用户,分配给强用户的功率为 分配给弱用户的功率为

5)将得到的信道分配结果xi,j代入优化目标,由于D2D组中强弱用户所分配的功率和一定,因此可以将原优化问题中的 与 转化为一个未知量,引入功率分配因子ε,定义则 根据优化条件 得到 构建步骤4中优化函数的拉格朗日乘子式:

其中λ1和λ2为拉格朗日乘子,对该拉格朗日乘子式进行求导,

得到两种功率分配因子 和

6)对各个D2D组中强弱用户进行功率分配。

2.根据权利要求1所述的一种基于NOMA的D2D通信联合子信道与功率分配方法,其特征在于:所述步骤3中利用匈牙利算法为每个D2D组分配最优的子载波,具体步骤如下:

3.1)计算每个D2D组j与其对应的候选蜂窝用户集中复用不同蜂窝用户信道所对应的能量效率;

3.2)比较得出每个D2D组中复用信道后的最大能效值,将其与之前所得的各个能效值的差值作为D2D组j与蜂窝用户i的权重ej,i;

3.3)将得到的权重ej,i代入到KM算法中,得到每个D2D组所分配的蜂窝用户。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于NOMA的D2D通信联合子信道与功率分配方法,其特征在于:所述步骤6的具体步骤如下:

6.1)区分强弱用户,如果在第j个D2D组中gj,1>gj,2,则拥有信道增益gj,1的用户为强用户,分配低功率 此时发送给另一个接收端的功率为 反之,则相反;

6.2)根据第j组中的 计算得到 和 按照步骤6.1分配给第j个D2D组中的强弱用户,得到此时D2D组j的能量效率 同理,将 代入得到对应的能量效率

6.3)比较 与 根据能效较大者所对应的功率分配因子计算得到每个D2D组中强弱用户所要分配的功率。