链路较多时，各个次级用户功率大小分布得更加均匀，这是因为某个次级用户的 功率会受到来自其他多个次级用户的影响。
[0114] 由以上的仿真实验可知，当次级用户采用最终达到稳定时的发射功率，能够解决 各个D2D链路间的共存问题，这是因为在步骤4中对次级用户的发射功率有严格地限定，既 不能使次级用户接收端的信干噪比值低于所需最低信干噪比值，也不能超过设备的最大发 射功率；同时也能保证次级用户与主用户间的共存，原因是当次级用户的发射功率达到稳 定值时主用户接收端的信干噪比值始终大于所需的最低信干噪比值，如图3所示。此外， 本发明中的功率方法依赖空间距离对信号损耗的影响，能够较大效率地利用频谱资源，使 得所有链路的总吞吐量相比TDM方式进一步提升，如图4所示。并且由图7可以看出，随 着次级用户数目增多，所有链路的总吞吐量也相应地增加。本发明的方法能够快速收敛，当 次级用户的数目较少时，需要的迭代次数较少，当次级用户的数目增多时，计算量也大幅增 加，但通过迭代计算仍能够实现较理想的收敛速度，如图8中记录了 D2D链路的数目为4时 的所有次级用户功率变化趋势和图9记录了 D2D链路的数目为8时的所有次级用户功率变 化趋势。
【主权项】
1. 基于地理频谱数据库的多对终端直通链路联合功率控制方法，其特征在于，包括W 下步骤： 步骤一：接入点获取各个次级用户的位置信息，并根据次级用户的位置信息从地理频 谱数据库获得可用的信道资源并分配给各对D2D链路，使用传播模型计算各个用户之间的 链路损耗值；初始化各个次级用户的发射功率值； 步骤二：计算主用户接收端信干噪比值，并判断主用户接收端信干噪比值是否在合理 范围内，如果在合理范围内则继续步骤3,如果不在合理范围内，则调整各个次级用户的发 射功率值，使主用户接收端信干噪比值在合理范围内； 步骤Η;求取使每个D2D链路吞吐量达到最大时，各D2D链路中次级用户的理论发射功 率值； 步骤四；在步骤Η计算的理论功率与次级用户接收端所需功率二者中选择较大的值作 为次级用户初步的合理发射功率值，然后在次级用户初步的合理发射功率值与最大功率值 Pm。、中选择较小的值作为最终的最优发射功率值；返回步骤2进行迭代运算，当所有D2D链 路组成的系统的总吞吐量趋于稳定、各用户的发射功率稳定在一定水平后，将对应的各个 次级用户最终的最优发射功率值作为允许的发射功率由接入点配置给各个次级用户。2. 如权利要求1所述的基于地理频谱数据库的多对终端直通链路联合功率控制方法， 其特征在于，步骤一中，次级用户设备在发射信号之前需要通过控制信道向接入点发起请 求，并向接入点上报自己的位置信息。3. 如权利要求1所述的基于地理频谱数据库的多对终端直通链路联合功率控制方法， 其特征在于，步骤一中，利用自由空间链路损耗模型得到各个用户之间的的链路损耗值G， 链路损耗值G的计算方法如公式（1)所示， G= 201og(d)巧Olog化)-147. 55 (1) 式（1)中，f。是各个用户发射信号的频率，d是各个用户之间的距离，d的计算方法如 公式似所示，式（2)中，（XI，yi)和（X2，y2)是各用户位置信息对应到地理频谱数据库中的平面坐标 下的坐标位置。4. 如权利要求1所述的基于地理频谱数据库的多对终端直通链路联合功率控制方法， 其特征在于，步骤二中所述主用户接收端信干噪比值的计算过程为： 先计算各个D2D链路的发射信号对主用户的干扰强度，然后计算主用户承受的所有次 级用户叠加干扰后的干扰强度总和，最后按照计算主用户接收端信干噪比值，其 中，Pdtv是主用户接收端所需的信号功率最低值，Ipf是主用户承受的所有次级用户叠加干扰 后的干扰强度总和，口^为噪声的功率。5. 如权利要求4所述的基于地理频谱数据库的多对终端直通链路联合功率控制方法， 其特征在于， 假设：有m个D2D链路，在依次接入后通过接入点从地理频谱数据库中获得可用的信 道的集合为CHidl。，集合^ = ·{巧，巧V..巧巧占?为初始发射功率值，Xm表示次级用户所在的 信道，％表示工作在信道Xm上的第m个D2D链路中的第一个次级用户的初始发射功率值， 传：：:表示工作在信道Xm上的第m个D2D链路中的第二个次级用户的初始发射功率值； 各个D2D链路的发射信号对主用户的干扰强度Ipfii的计算方法如公式（3)所示，式（3)中，巧和巧分别是第i个D2D链路中两个次级用户的初始发射功率值，（靖和 巧1分别为第i个D2D链路中两个次级用户发射的干扰信号到主用户的链路损耗，斯.、>J) 为邻道干扰系数，兴的定义如公式（4)所示，式（4)中，苗是第i个D2D链路所在信道的频率和主用户所在信道a的 频率的间隔，当Δf= 0时，为相同的信道，Y(Δf)表示在距主用户或者次级用户所在信 道频差为Af的邻近信道时，主用户或者次级用户接收端所需的最低信干噪比值。 主用户承受的所有次级用户叠加干扰后的干扰强度总和Ipf的计算方法如公式（5)所 示，6. 如权利要求1所述的基于地理频谱数据库的多对终端直通链路联合功率控制方法， 其特征在于，步骤二中所述判断主用户接收端信干噪比值是否在合适范围内的判断方式如 公式化）所示公式化）中，αι=a+SM，SM是保护主用户的安全界限，〇2是设定的主用户接收端信 干噪比值的上界，且α2>αι; 若主用户接收端信干噪比值满足公式化），则认为其在合理范围内； 若主用户接收端信干噪比值不满足公式化），则认为其不在合理范围内；此时，如果则减小各次级用户的发射功率；如果则增大各次级用户的发射 功率，使公式（6)成立。7. 如权利要求6所述的基于地理频谱数据库的多对终端直通链路联合功率控制方法， 其特征在于，采用等步长增大的方式增大次级用户功率值，采用等步长减小的方式减小次 级用户功率值。8. 如权利要求1所述的基于地理频谱数据库的多对终端直通链路联合功率控制方法， 其特征在于，步骤Η中，各D2D链路中次级用户的理论发射功率值的计算如公式（7)所示，式（7)中，X,E〇Ue，（瑣和巧表示第j个链路中的两个次级用户对第i个链路中第 一个用户干扰信号的链路损耗值，(6:作日巧'i表示第j个链路中的两个次级用户对第i个链 路中第二个用户干扰信号的路径损耗值；巧.I'和·巧分别是第i个D2D链路中两个次级用户 的发射功率值；f帮和巧I分别为第i个D2D链路中第一个次级用户发射的干扰信号到主用 户的链路损耗和第二个次级用户发射的干扰信号到主用户的链路损耗；讲为邻道干 扰系数；和Ii,2是任意第i个D2D链路中的次级用户受到其他链路的次级用户发射信号 的叠加干扰，其计算如公式（8)所示，9.如权利要求1所述的基于地理频谱数据库的多对终端直通链路联合功率控制方法， 其特征在于，步骤四中获取最终的最优发射功率值的计算公式如式（22)所示，^'^""是求得的第i个D2D链路中第一个次级用户的最优发射功率值，^及CV'y''是求 得的第i个D2D链路中第二个次级用户的最优发射功率值，Pm。、是次级用户的最大功率值， 目是各D2D链路的次级用户接收端所需的最低信干噪比值。
【专利摘要】本发明提出一种基于地理频谱数据库的多对终端直通链路联合功率控制方法。本发明包括：获取各个用户位置信息，利用模型计算每个链路损耗值，初始化各个用户发射功率值；计算主用户接收端的信干噪比值并判断是否在合理范围内；求取使每个D2D链路吞吐量达到最大时的该D2D链路中次级用户的理论发射功率值；计算最优发射功率以及根据对主用户接收端信干噪比的判断进行迭代运算。本发明充分考虑了多个次级用户链路协调共存问题，通过对各个次级用户进行合理地功率控制，使得由次级用户链路组成的系统的总吞吐量达到最大，可以进一步提升由次级用户链路组成的系统的容量。
【IPC分类】H04W52/04
【公开号】CN105246141
【申请号】CN201410330736
【发明人】王金龙, 沈良, 薛震, 丁国如, 吴启晖, 高瞻, 郑学强
【申请人】中国人民解放军理工大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2014年7月11日