CN114125787B - D2d通信速率对称的接入与功率优化方法和系统 - Google Patents

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CN114125787B CN202210084342.0A CN202210084342A CN114125787B CN 114125787 B CN114125787 B CN 114125787B CN 202210084342 A CN202210084342 A CN 202210084342A CN 114125787 B CN114125787 B CN 114125787B
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Abstract

本发明公开了D2D通信速率对称的接入与功率优化方法和系统，获取基站信号覆盖范围内各蜂窝用户到基站、各蜂窝用户到第一设备、各蜂窝用户到第二设备、基站到第一设备、基站到第二设备、以及第一设备和第二设备间的信道状态信息；根据获取的信道状态信息确定第一设备到第二设备的传输速率，以及第二设备到第一设备的传输速率；以传输和速率最大为优化目标，建立接入与功率优化问题模型；求解所述接入与功率优化问题模型，获得第一设备和第二设备的最优发送功率，以及第一设备和第二设备之间进行D2D通信选择接入的蜂窝用户。本发明解决频谱稀缺与和速率优化问题，以最大化全双工D2D通信和速率为目标，联合优化频谱选择与设备的发送功率。

Description

D2D通信速率对称的接入与功率优化方法和系统
技术领域
本发明设计了一种D2D通信速率对称的机会接入与发送功率优化方法和系统，属于无线通信技术领域。
背景技术
随着无线移动通信的快速发展，人们对于宽带资源的需求日益增长，然而，无线电频谱作为一种不可再生的稀缺资源，其供给非常有限且频谱资源的利用率不高，在此背景下，频谱共享技术应运而生。频谱共享技术考虑到频谱资源的利用不均衡，采用共享方式充分利用频谱资源。在所有的频谱共享方法中，目前共存式频谱共享法在实际使用最为成功，这主要是它实现简单，并且无需采用感知无线电进行频谱感知。但由于其发送功率较低，因此只适用于短距离通信。
设备到设备(D2D)技术允许相邻的设备直接通信，而不依赖基站的参与，具有速率快、延迟小、覆盖广等特点，在短距离通信中具有较为广泛的应用，对泛在电力物联网等智能电网应用的发展将至关重要。在现有的D2D传输方案中，电力设备在通信时会随机选择蜂窝用户进行频谱共享，且采用最大功率来发送信号，尽管这样接入速度更快，且会有更高的和速率，但由于同频传输技术的特性，当基站范围内的设备较多时，将会对蜂窝用户造成较大影响，同时对能量的消耗也较大。而且当蜂窝用户与两个电力设备的距离差较大时，全双工D2D传输和上行链路同时同频传输产生的同频干扰，会严重影响电力设备的时延对称性，进而影响到智能电网的数据同步和稳定性。
发明内容
本发明旨在实现在现有的D2D传输方案中，在不影响设备的时延对称性的同时尽量获得更高的发送和速率。
为实现上述技术目的，本发明采用了以下的技术方案。
第一方面，本发明提供了D2D通信速率对称的接入与功率优化方法，包括：获取基站信号覆盖范围内各蜂窝用户到基站、各蜂窝用户到第一设备、各蜂窝用户到第二设备、基站到第一设备、基站到第二设备、以及第一设备和第二设备间的信道状态信息；
根据获取的信道状态信息确定第一设备到第二设备的传输速率，以及第二设备到第一设备的传输速率；
以传输速率的和速率最大为优化目标，建立接入与功率优化问题模型；求解所述接入与功率优化问题模型，获得第一设备和第二设备的最优发送功率，以及第一设备和第二设备之间进行D2D通信选择接入的蜂窝用户。
进一步地，第一设备到第二设备的传输速率的计算公式如下：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
其中
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
为第一设备D 1的信号发送功率，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
为蜂窝用户U i 的信号发送功率，i=1，2，…，n， n为基站信号覆盖范围内蜂窝用户的总数，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
第一设备D 1与第二设备D 2间的信道状态信息，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
为蜂窝用户U i 与第二设备D 2间的信道状态信息，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
为第二设备D 2的加性高斯白噪声，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE007
，B为信道带宽，N 0 为单边噪声功率谱密度。
进一步地，第二设备到第一设备的传输速率的计算公式如下：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE008
其中
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE009
为第二设备D 2的信号发送功率，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE010
为第二设备D 2与第一设备D 1间的信道状态信息，
Figure 860187DEST_PATH_IMAGE003
为蜂窝用户U i 的信号发送功率， i=1，2，…，n， n为基站信号覆盖范围内蜂窝用户的总数，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE011
为蜂窝用户U i 与第一设备D 1间的信道状态信息，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE012
为第一设备D 1的加性高斯白噪声，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE013
，B为信道带宽，N 0 为单边噪声功率谱密度。
进一步地，所述接入与功率优化问题模型表示如下：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE014
其中
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE015
为待求解的第一设备的最优发送功率，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE016
为待求解的第二设备的最优发送功率，
Figure 941407DEST_PATH_IMAGE002
为第一设备D 1的信号发送功率，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE017
为第二设备D 2的信号发送功率，R 1为第一设备D 1到第二设备D 2的传输速率，R 2为第二设备D 2到第一设备D 1的传输速率，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE018
为第一设备D 1的最大发送功率，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE019
为第二设备D 2的最大发送功率，r d 为设备间进行全双D2D信息交互的最大速率差， r bs 为蜂窝用户在基站处的传输速率阈值，R BS 为基站处的信号传输速率；E{}表示统计值，由于瑞利信道的不确定性、使得无法在每个时刻都能满足限制条件，因此使用统计值作为限制条件。
再进一步地，基站处的信号传输速率R BS 的计算公式如下：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE020
其中
Figure 743753DEST_PATH_IMAGE003
为蜂窝用户U i 的信号发送功率， i=1，2，…，n， n为基站信号覆盖范围内蜂窝用户的总数，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE021
为第一设备D 1与基站BS间的信道状态信息，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE022
为第二设备D 2与基站BS间的信道状态信息，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE023
为蜂窝用户U i 与基站BS间的信道状态信息，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE024
为基站BS的加性高斯白噪声，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE025
， B为信道带宽，N 0 为单边噪声功率谱密度。
再进一步地，将接入与功率优化问题模型的优化问题转换为两个子优化问题，并利用凸优化方法分别对两个子优化问题进行求解。
第二方面，本发明提供了D2D通信速率对称的接入与功率优化系统，包括: 信道状态信息获取模块、优化模型建立模块和优化模型求解模块；
所述信道状态信息获取模块，用于获取基站信号覆盖范围内各蜂窝用户到基站、各蜂窝用户到第一设备、各蜂窝用户到第二设备、基站到第一设备、基站到第二设备、以及第一设备和第二设备间的信道状态信息；
所述优化模型建立模块，用于根据获取的信道状态信息确定第一设备到第二设备的传输速率，以及第二设备到第一设备的传输速率；以传输速率的和速率最大为优化目标，建立接入与功率优化问题模型；
所述优化模型求解模块，用于求解所述接入与功率优化问题模型，获得第一设备和第二设备的最优发送功率，以及第一设备和第二设备之间进行D2D通信选择接入的蜂窝用户。
进一步地，包括:所述接入与功率优化问题模型表示如下：
Figure 252226DEST_PATH_IMAGE014
其中
Figure 165956DEST_PATH_IMAGE015
为待求解的第一设备的最优发送功率，
Figure 972238DEST_PATH_IMAGE016
为待求解的第二设备的最优发送功率，
Figure 22233DEST_PATH_IMAGE002
为第一设备D 1的信号发送功率，
Figure 888558DEST_PATH_IMAGE017
为第二设备D 2的信号发送功率，R 1为第一设备D 1到第二设备D 2的传输速率，R 2为第二设备D 2到第一设备D 1的传输速率，
Figure 24004DEST_PATH_IMAGE018
为第一设备D 1的最大发送功率，
Figure 633977DEST_PATH_IMAGE019
为第二设备D 2的最大发送功率，r d
为设备间进行全双D2D信息交互的最大速率差， r bs 为蜂窝用户在基站处的传输速率阈值，R BS 为基站处的信号传输速率。
再进一步地，所述优化模型求解模块将接入与功率优化问题模型的优化问题转换为两个子优化问题，并利用凸优化方法分别对两个子优化问题进行求解。
本发明所取得的有益技术效果：本发明解决频谱稀缺与和速率优化问题，在满足全双工D2D通信的场景下，以最大化全双工D2D通信和速率为目标，联合优化频谱选择与设备的发送功率，选择蜂窝用户，并与其共享频谱。
附图说明
图1为设备到设备(D2D)传输系统模型图；
图2为本发明实施例提供的方法的流程示意图；
图3为实施例中全双工D2D信息交互
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE026
到
Figure DEST_PATH_IMAGE027
间的距离与信息交互和速率的关系对比示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
设备到设备(D2D)技术允许相邻的设备直接通信，而不依赖基站的参与，具有速率快、延迟小、覆盖广等特点。且无线电频谱作为一种不可再生的稀缺资源，其供给非常有限且频谱资源的利用率不高，在此背景下，频谱共享技术应运而生。
图1示出了，设备到设备(D2D)传输方案中，电力设备在通信时会随机选择蜂窝用户进行频谱共享系统模型图。该系统包括基站(Base Station， BS)、蜂窝用户U i ， i=1，2，…，n， n为基站信号覆盖范围内蜂窝用户的总数，以及进行全双工D2D信息交互的电力设备D 1和电力设备D 2。本发明在满足电力设备通信速率要求且不影响蜂窝通信质量的前提下，以最大化全双工D2D通信和速率为目标，联合优化频谱选择与电力设备的发送功率。
本发明提供了一种基于D2D通信速率对称的机会接入与发送功率优化方法，解决频谱稀缺与和速率优化问题。即在满足全双工D2D通信的场景下，以最大化全双工D2D通信和速率为目标选择蜂窝用户，并与其共享频谱。
实施例1：D2D通信速率对称的接入与功率优化方法，可参照图2，包括：获取基站信号覆盖范围内各蜂窝用户U i 到基站、各蜂窝用户U i 到电力设备D 1、各蜂窝用户U i 到电力设备D 2、基站到电力设备D 1、基站到电力设备D 2、以及电力设备D 1和电力设备D 2间的信道状态信息；
根据获取的信道状态信息确定电力设备D 1到电力设备D 2的传输速率，以及电力设备D 2到电力设备D 1的传输速率；
根据全双工D2D通信的传输速率对称要求，以及蜂窝用户进行上行链路数据传输时的QoS需求，严格限制电力设备
Figure 10251DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure 188422DEST_PATH_IMAGE027
的发射功率，以传输速率的和速率最大为优化目标，建立接入与功率优化问题模型；
求解所述接入与功率优化问题模型，获得电力设备D 1和电力设备D 2的最优发送功率，以及电力设备D 1和电力设备D 2之间进行D2D通信选择接入的蜂窝用户。
本发明通过选择蜂窝用户与电力设备进行频谱共享，并优化电力设备发送功率，最大化全双工D2D通信系统的传输和速率。
对于全双工D2D信息交互通信链路和信息干扰链路的信道模型，本发明考虑路径损耗和小尺度衰落，即
Figure DEST_PATH_IMAGE028
其中h ij 为设备i到设备j的信道状态信息，
Figure DEST_PATH_IMAGE029
设备i到设备j的路径损耗，g为小尺度衰落，电力设备D 1接收信号
Figure DEST_PATH_IMAGE030
的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE031
（1）
其中
Figure 545585DEST_PATH_IMAGE009
为电力设备D 2的信号发送功率，
Figure 834615DEST_PATH_IMAGE003
为蜂窝用户U i 的信号发送功率，
Figure 718258DEST_PATH_IMAGE010
为电力设备D 2与电力设备D 1间的信道状态信息，
Figure 67330DEST_PATH_IMAGE011
为蜂窝用户U i 与电力设备D 1间的信道状态信息，
Figure DEST_PATH_IMAGE032
为电力设备D 2的发送信号，x i 为蜂窝用户U i 的发送信号，
Figure DEST_PATH_IMAGE033
为电力设备D 1的自干扰信号，
Figure DEST_PATH_IMAGE034
代表电力设备D 1的加性高斯白噪声，
Figure 643281DEST_PATH_IMAGE013
，B为信道带宽，N 0 为单边噪声功率谱密度。
电力设备D 1的信干噪比SINR可表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE035
（2）
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE036
为电力设备D 1的抑制自干扰，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
为电力设备D 1到电力设备D 1的信道状态信息，电力设备D 1采用自干扰消除技术可得：
Figure DEST_PATH_IMAGE038
（3）
电力设备D 2接收信号
Figure DEST_PATH_IMAGE039
的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE040
（4）
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE041
为电力设备D 1的信号发送功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE042
为电力设备D 1与电力设备D 2间的信道状态信息，
Figure DEST_PATH_IMAGE043
为蜂窝用户U i 与电力设备D 2间的的信道状态信息，
Figure DEST_PATH_IMAGE044
为电力设备D 1的发送信号，
Figure DEST_PATH_IMAGE045
为电力设备D 2的自干扰信号
Figure DEST_PATH_IMAGE046
为第二设备D 2的加性高斯白噪声，
Figure 221155DEST_PATH_IMAGE007
，B为信道带宽，N 0 为单边噪声功率谱密度。
电力设备D 2的信干噪比SINR可表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE047
（5）
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE048
为电力设备D 2的抑制自干扰，
Figure DEST_PATH_IMAGE049
为电力设备D 2到电力设备D 2的信道状态信息，电力设备D 2采用自干扰消除技术可得：
Figure DEST_PATH_IMAGE050
（6）
因此根据（5）、（6），电力设备D 1到电力设备D 2和电力设备D 2到电力设备D 1的传输速率为：
Figure DEST_PATH_IMAGE051
（7）
Figure DEST_PATH_IMAGE052
（8）
在此场景下，双方设备发送相同的数据包，因此本申请考虑用速率差作为约束，即：
Figure DEST_PATH_IMAGE053
（9）
其中r d 为设备间进行全双D2D信息交互的最大速率差，，即速率对称要求。
由于
Figure DEST_PATH_IMAGE054
和
Figure DEST_PATH_IMAGE055
且X i 和Y i 是非负变量，即可根据定理1：
Figure DEST_PATH_IMAGE056
（10）
可得：
Figure DEST_PATH_IMAGE057
（11）
Figure DEST_PATH_IMAGE058
（12）
即C 1近似为：
Figure DEST_PATH_IMAGE059
（13）
由于D2D通信频段与蜂窝通信频段相同，根据获取的信道状态信息，基站BS接收信号y BS 的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE060
（14）
其中
Figure 920821DEST_PATH_IMAGE021
为电力设备D 1与基站BS间的信道状态信息，
Figure 440795DEST_PATH_IMAGE022
为电力设备D 2与基站BS间的信道状态信息，
Figure 162764DEST_PATH_IMAGE023
为蜂窝用户U i 与基站BS间的信道状态信息，
Figure DEST_PATH_IMAGE061
为基站BS的加性高斯白噪声，
Figure 321825DEST_PATH_IMAGE025
， B为信道带宽，N 0 为单边噪声功率谱密度。
基站BS处的信号传输速率可由如下公式获得：
Figure DEST_PATH_IMAGE062
（15）
为了不影响蜂窝通信质量，限定基站
Figure DEST_PATH_IMAGE063
处的传输速率大于等于阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE064
，即限制条件C 2 为:
Figure DEST_PATH_IMAGE065
（16）
根据以上定理1得：
Figure DEST_PATH_IMAGE066
（17）
C 2 近似为：
Figure DEST_PATH_IMAGE067
（18）
优化函数为：
Figure DEST_PATH_IMAGE068
Figure DEST_PATH_IMAGE069
Figure DEST_PATH_IMAGE070
Figure DEST_PATH_IMAGE071
Figure DEST_PATH_IMAGE073
（19）
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE074
为待求解的电力设备D 1的最优发送功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE075
为待求解的电力设备D 2的最优发送功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE076
为第一设备D 1的最大发送功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE077
为第二设备D 2的最大发送功率，r bs 为蜂窝用户在基站处的传输速率阈值，R BS 为基站处的信号传输速率。
对于此问题，利用凸优化软件包对凸问题进行求解，求解得到最优和速率。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步阐述：
本实施例通过MATLAB仿真实现，在仿真中设定无线信道相互独立，信道服从瑞利衰落。如图3所示，进行D2D通信的设备距离为[100，300]米，各蜂窝网络用户与电力设备的距离为[200，300]米，带宽
Figure DEST_PATH_IMAGE078
为1MHz。电力设备的发送功率为[0，10]瓦，热噪声功率谱密度为-174dBm/Hz。蜂窝网络用户在基站处的传输速率阈值为6Mbit/s。蜂窝网络用户设备的发送功率
Figure DEST_PATH_IMAGE079
为1瓦。
与以上实施例提供的D2D通信速率对称的接入与功率优化方法相对应地，本发明实施例还提供了D2D通信速率对称的接入与功率优化系统，包括：信道状态信息获取模块、优化模型建立模块和优化模型求解模块；
所述信道状态信息获取模块，用于获取基站信号覆盖范围内各蜂窝用户到基站、各蜂窝用户到第一设备、各蜂窝用户到第二设备、基站到第一设备、基站到第二设备、以及第一设备和第二设备间的信道状态信息；
所述优化模型建立模块，用于根据获取的信道状态信息确定第一设备到第二设备的传输速率，以及第二设备到第一设备的传输速率；以传输速率的和速率最大为优化目标，建立接入与功率优化问题模型；
所述优化模型求解模块，用于求解所述接入与功率优化问题模型，获得第一设备和第二设备的最优发送功率，以及第一设备和第二设备之间进行D2D通信选择接入的蜂窝用户。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，各模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.D2D通信速率对称的接入与功率优化方法，其特征在于，包括：获取基站信号覆盖范围内各蜂窝用户到基站、各蜂窝用户到第一设备、各蜂窝用户到第二设备、基站到第一设备、基站到第二设备、以及第一设备和第二设备间的信道状态信息；
根据获取的信道状态信息确定第一设备到第二设备的传输速率，以及第二设备到第一设备的传输速率；
以传输速率的和速率最大为优化目标，建立接入与功率优化问题模型；求解所述接入与功率优化问题模型，获得第一设备和第二设备的最优发送功率，以及第一设备和第二设备之间进行D2D通信选择接入的蜂窝用户；
所述接入与功率优化问题模型表示如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE002
为待求解的第一设备的最优发送功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为待求解的第二设备的最优发送功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为第一设备D 1的信号发送功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为第二设备D 2的信号发送功率，蜂窝用户U i ， i=1，2，…，n， n为基站信号覆盖范围内蜂窝用户的总数，R 1为第一设备D 1到第二设备D 2的传输速率，R 2为第二设备D 2到第一设备D 1的传输速率，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为第一设备D 1的最大发送功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为第二设备D 2的最大发送功率，r d 为设备间进行全双D2D信息交互的最大速率差， r bs 为蜂窝用户在基站处的传输速率阈值，R BS 为基站处的信号传输速率，E{}表示统计值。
2.根据权利要求1所述的D2D通信速率对称的接入与功率优化方法，其特征在于，第一设备到第二设备的传输速率的计算公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为第一设备D 1的信号发送功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为蜂窝用户U i 的信号发送功率，i=1，2，…， n， n为基站信号覆盖范围内蜂窝用户的总数，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
第一设备D 1与第二设备D 2间的信道状态信息，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为蜂窝用户U i 与第二设备D 2间的信道状态信息，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
为第二设备D 2的加性高斯白噪声，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
，B为信道带宽，N 0 为单边噪声功率谱密度。
3.根据权利要求1所述的D2D通信速率对称的接入与功率优化方法，其特征在于，第二设备到第一设备的传输速率的计算公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为第二设备D 2的信号发送功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
为第二设备D 2与第一设备D 1间的信道状态信息，
Figure 869972DEST_PATH_IMAGE010
为蜂窝用户U i 的信号发送功率， i=1，2，…，n， n为基站信号覆盖范围内蜂窝用户的总数，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为蜂窝用户U i 与第一设备D 1间的信道状态信息，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
为第一设备D 1的加性高斯白噪声，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
，B为信道带宽，N 0 为单边噪声功率谱密度。
4.根据权利要求1所述的D2D通信速率对称的接入与功率优化方法，其特征在于，基站处的信号传输速率R BS 的计算公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE021
其中
Figure 606633DEST_PATH_IMAGE010
为蜂窝用户U i 的信号发送功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
为第一设备D 1与基站BS间的信道状态信息，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
为第二设备D 2与基站BS间的信道状态信息，
Figure DEST_PATH_IMAGE024
为蜂窝用户U i 与基站BS间的信道状态信息，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
为基站BS的加性高斯白噪声，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
， B为信道带宽，N 0 为单边噪声功率谱密度。
5.根据权利要求1所述的D2D通信速率对称的接入与功率优化方法，其特征在于，将接入与功率优化问题模型的优化问题转换为两个子优化问题，并利用凸优化方法分别对两个子优化问题进行求解。
6.D2D通信速率对称的接入与功率优化系统，其特征在于，包括: 信道状态信息获取模块、优化模型建立模块和优化模型求解模块；
所述信道状态信息获取模块，用于获取基站信号覆盖范围内各蜂窝用户到基站、各蜂窝用户到第一设备、各蜂窝用户到第二设备、基站到第一设备、基站到第二设备、以及第一设备和第二设备间的信道状态信息；
所述优化模型建立模块，用于根据获取的信道状态信息确定第一设备到第二设备的传输速率，以及第二设备到第一设备的传输速率；以传输速率的和速率最大为优化目标，建立接入与功率优化问题模型；
所述优化模型求解模块，用于求解所述接入与功率优化问题模型，获得第一设备和第二设备的最优发送功率，以及第一设备和第二设备之间进行D2D通信选择接入的蜂窝用户；
所述接入与功率优化问题模型表示如下：
Figure 939526DEST_PATH_IMAGE001
其中
Figure 957160DEST_PATH_IMAGE002
为待求解的第一设备的最优发送功率，
Figure 123831DEST_PATH_IMAGE003
为待求解的第二设备的最优发送功率，
Figure 859706DEST_PATH_IMAGE004
为第一设备D 1的信号发送功率，
Figure 652081DEST_PATH_IMAGE005
为第二设备D 2的信号发送功率，蜂窝用户U i ， i=1，2，…，n， n为基站信号覆盖范围内蜂窝用户的总数，R 1为第一设备D 1到第二设备D 2的传输速率，R 2为第二设备D 2到第一设备D 1的传输速率，
Figure 789801DEST_PATH_IMAGE006
为第一设备D 1的最大发送功率，
Figure 124443DEST_PATH_IMAGE007
为第二设备D 2的最大发送功率，r d 为设备间进行全双D2D信息交互的最大速率差， r bs 为蜂窝用户在基站处的传输速率阈值，R BS 为基站处的信号传输速率，E{}表示统计值。
7.根据权利要求6所述的D2D通信速率对称的接入与功率优化系统，其特征在于，所述优化模型求解模块将接入与功率优化问题模型的优化问题转换为两个子优化问题，并利用凸优化方法分别对两个子优化问题进行求解。
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