申请/专利权人：江苏大学

申请日：2023-07-25

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN116867075B

主分类号：H04W72/12

分类号：H04W72/12;G06F18/23

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2023.10.27#实质审查的生效;2023.10.10#公开

摘要：本发明公开了一种蜂窝和D2D用户聚类网络中的信道分配方法，S1,利用泊松点过程对基站位置进行建模，D2D用户和蜂窝用户位置用泊松聚类过程进行建模，形成聚类网络。S2，建立模型后，假定蜂窝用户的总数量为M,D2D用户的总数量为N，将蜂窝用户表示为一个集合C＝{C1,C2,…,Ci,CM,}，将D2D用户表示为一个集合D＝{D1,D2,…,Dj,DN,}。S3，分别计算蜂窝用户和D2D用户的信噪比，并设定蜂窝用户和D2D用户所需的最小信噪比阈值。S4，分别计算蜂窝用户和D2D用户的信道容量，得出聚类网络中的系统容量。S5，使用KM算法将每个集群中的D2D用户与可用的蜂窝用户资源进行最优匹配并使聚类网络的系统容量最大化。

主权项：1.一种蜂窝和D2D用户聚类网络中的信道分配方法，其特征在于，包括如下步骤：S1,利用泊松点过程PPP对基站位置进行建模，D2D用户和蜂窝用户位置用泊松聚类过程PCP进行建模，形成聚类网络；S2，建立模型后，假定蜂窝用户的总数量为M,D2D用户的总数量为N，将蜂窝用户表示为一个集合C＝{C1,C2,…,Ci,CM,}，将D2D用户表示为一个集合D＝{D1,D2,…,Dj,DN,}；S3，分别计算蜂窝用户和D2D用户的信噪比，并设定蜂窝用户和D2D用户所需的最小信噪比阈值；S4，分别计算蜂窝用户和D2D用户的信道容量，并得出聚类网络中的总系统容量S5，使用KM算法将每个聚类集群中的D2D用户与可用的蜂窝用户资源进行最优匹配并使聚类网络的和速率最大化；所述S1具体如下：基站的位置使用具有密度λc的PPP绘制，基站的位置用x∈Φc表示，Φc表示为基站的位置建模为泊松点过程，蜂窝用户CUEs和D2D用户DUEs分布在每个基站周围，被建模为PCP，基站和用户将分别被称为聚类中心和聚类成员，每个聚类中心x∈Φc周围的聚类成员从独立同分布i.i.d对称正态分布中采样，CUEs的方差为DUEs的方差为因此，属于以x为中心的聚类成员的位置相对于其聚类中心位置DUEs的概率密度函数PDF可表示为： 其中，yc表示CUE相对于簇中心的距离；同样，属于以x为中心的聚类成员的位置相对于其聚类中心位置的DUEs的概率密度函数PDF可表示为： 其中，yd表示CUE相对于簇中心的距离；所述S2具体如下：假定蜂窝用户的总数量为M,D2D用户的总数量为N，将蜂窝用户表示为一个集合C＝{C1,C2,…,Ci,CM,}，其中Ci表示为第i个蜂窝用户，将D2D用户表示为一个集合D＝{D1,D2,…,Dj,DN,}，其中Dj表示为第j个D2D用户，蜂窝用户在每个子信道上的发射功率用PC表示，第j个D2D对在第k个子信道上的发射功率用表示；所述S3中蜂窝用户的信噪比计算如下：典型蜂窝用户CUi在第k个信道上接收到SIR表示为： 其中，其中，PC为蜂窝用户在每个子信道上的发射功率，为第j个D2D对在第k个子信道上的发射功率，为瑞利信道的衰落系数，α为路径损耗指数，且α＞2，为聚类网络中典型CU到BS的距离，为聚类网络中典型D2D发射机DT到BS的距离，xi,j为信道分配指标变量，xi,j∈{0,1}，当xi,j＝1时，表示第j个D2D对占用蜂窝用户i的信道，相反xi,j＝0时，蜂窝用户i的信道未被占用；所述S3中D2D用户的信噪比计算如下：第j对典型D2D用户在第k个信道上接收到SIR表示为： 其中，PC是蜂窝用户在每个子信道上的发射功率，L是D2D发射机和D2D接收机之间的距离，是第f对D2D用户在第k个子信道上的发射功率，是典型聚类网络内DT与D2D接收机DR链路之间的衰落系数，hl,j是第f对D2D用户与第j对D2D用户共享相同资源时的信道增益； 为典型蜂窝用户CU受到来自其它聚类网络内的BS的干扰，公式如下： 其中，为典型CU与其它聚类网络内BS的距离； 为来自D2D发射机DTs的聚类网络间的干扰，公式如下： 其中，表示典型CU与其它聚类网络内DT链路之间的衰落系数，表示典型CU到其它聚类网络内的DT的距离； 为来自DTs的聚类网络内干扰，公式如下： 其中，表示聚类网络内典型CU与DT链路之间的衰落系数，表示聚类网络内典型CU与DT之间的距离； 是来自BS的聚类网络间的干扰，公式如下： 其中，为典型DR与其它聚类网络内BS的距离； 是来自DTs的聚类网络间的干扰，公式如下： 其中，表示典型DR与其它聚类网络内DT之间的链路衰落系数，是两者之间的距离； 是来自BS的聚类网络内的干扰，公式如下： 其中，为典型聚类网络中DR与BS的距离；在所述S4中，第i个蜂窝用户和第j对D2D用户的容量分别表示为： 在所述S4中，一个聚类网络中的总系统容量为： 所述S3中，将γc和γd设置为蜂窝用户和D2D用户所需的最小SIR阈值，典型蜂窝用户CUi在第k个信道上接收到SIR和第j对典型D2D用户在第k个信道上接收到SIR满足以下条件： 在所述S5中，使用KM算法将每个集群中的D2D用户与可用的蜂窝用户资源进行最优匹配并使聚类网络的和速率最大化的具体过程如下：将D2D用户与蜂窝用户进行二部图匹配；簇中的D2D用户集和蜂窝用户集分别表示为二部图中顶点集的两个不相交集，每个D2D用户从满足SIR阈值条件的蜂窝用户中选择最适合的进行占用，即当且仅当蜂窝用户被D2D用户复用时，才会在两个用户之间建立一条连接线，连接线上的权重值用Wj,i来表示，即第j个D2D用户占用第i个蜂窝用户信道后的容量之和。

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百度查询： 江苏大学 一种蜂窝和D2D用户聚类网络中的信道分配方法

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