发明授权-2015105411550-单信道蜂窝用户情况下的D2D功率分配快速优化算法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利

(10)授权公告号CN105142224B
(45)授权公告日2018.07.06
(21)申请号201510541155.0H04W4/70(2018.01)
(22)申请日2015.08.28(56)对比文件
(65)同一申请的已公布的文献号CN104735767A,2015.06.24,
申请公布号CN105142224ACN104768213A,2015.07.08,
WO2014/101179A1,2014.07.03,
(43)申请公布日2015.12.09JiahengWangetal.ResourceSharing
(73)专利权人东南大学ofUnderlayingDevice-to-Deviceand
地址211103江苏省南京市江宁区东山街UplinkCellularCommunications.《IEEE
道万安西路59号CommunicationsLetters》.IEEE,2013,第17卷
(72)发明人王家恒张建飞史锋峰梁霄(第6期),
赵春明审查员倪大建

(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所
(普通合伙)32249
代理人黄成萍
(51)Int.Cl.
H04W72/04(2009.01)权利要求书3页说明书9页附图3页
(54)发明名称
单信道蜂窝用户情况下的D2D功率分配快速
优化算法
(57)摘要
本发明公开了一种单信道蜂窝用户情况下
的D2D功率分配快速优化算法，基于蜂窝网的D2D
用户的通信速率优化问题是一个复杂的非凸非
线性的优化问题，本发明针对的蜂窝用户为单信
道、D2D用户为多信道，应用本算法可以在蜂窝用
户和功率限制、独立功率限制，D2D用户和功率限
制及独立功率限制等多种情况下，快速优化并求

解出蜂窝用户发射功率pi和D2D用户发射功率

qi。采用本优化算法得到的发射功率能够保证蜂
窝用户的通信速率要求，并最大化所有D2D用户
在所有蜂窝频带上的通信速率之和。本算法具有
收敛速度快，计算量小，易于实现，结果精度高等
优点。
CN105142224B
CN105142224B权利要求书1/3页

1.单信道蜂窝用户情况下的D2D功率分配快速优化算法，其特征在于：本算法用凸近似
的方法将非凸问题近似为凸问题，并通过多层迭代快速收敛到凸问题的优化解，即蜂窝用
户和D2D用户的发射功率分配，从而得到所有D2D用户的优化和通信速率；本算法适用于蜂
窝用户独立功率限制以及D2D用户独立功率限制情况和蜂窝用户和功率限制以及D2D用户
和功率限制两种情况，根据两种情况的特点采用不同的D2D用户通信速率优化方法，优化目
标均为最大化所有D2D用户的和通信速率；
设蜂窝系统共有N个蜂窝用户和M对D2D用户，N个蜂窝用户对应N个蜂窝频带，蜂窝用户

i对应蜂窝频带i；定义：pi表示蜂窝用户i在蜂窝频带i上的发射功率；qi表示D2D用户在蜂窝

频带i上的发射功率向量，qi＝[qi1,qi2,…,qij,…,qiM]，qij表示第j对D2D用户在蜂窝频带i

上的发射功率；ai表示蜂窝用户i到基站的归一化后的信道增益；θij表示第j对D2D用户对蜂

窝用户i干扰信道的信道增益；rij表示第j对D2D用户在蜂窝频带i上的归一化后的信道增

益；βij表示蜂窝用户i对第j对D2D用户干扰信道的信道增益；ξijl表示第l对D2D用户对第j对

D2D用户在蜂窝频带i上的干扰信道的增益；ρi表示蜂窝用户i的最低通信速率；
(一)在蜂窝用户独立功率限制以及D2D用户独立功率限制下，采用如下算法解决D2D用
户通信速率优化问题：
(11)按照蜂窝频带将D2D用户通信速率优化问题划分为N个可平行计算的子问题，蜂窝

用户i的通信速率为第j对D2D用户在蜂窝频带i上的通信速

率为

(12)以(·)(l)表示(·)的第l次迭代结果，

初始化拉格朗日算子给定计算精度ε1、ε2、ε3，初始化迭代次数t
＝0、s＝0、k＝0；
(13)计算其中：

其中：表示迭代函数构成的函数向量，

(14)对于所有i＝1,2,…,N、j＝1,2,…,M，判断是否成立：若成立，则进
入步骤(15)；否则令k＝k+1，返回步骤(13)；

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CN105142224B权利要求书2/3页

(15)计算其中表示更新常数，Pi表示蜂窝用户i

在蜂窝频带i上允许的最大发射功率；
(16)判断是否成立：若成立，则进入步骤(17)；否则令s＝s+1且k＝0，返
回步骤(13)；

(17)计算其中

(18)判断是否成立：若成立，则将作为优化后的D2D用户在蜂窝频带i
上的发射功率向量输出，并按照步骤(11)中的关系求出对应的蜂窝用户i在蜂窝频带i
上的发