一種基于博弈論的d2d通信的能耗優(yōu)化方法

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一種基于博弈論的d2d通信的能耗優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明一種基于博弈論的D2D通信能量的優(yōu)化方法，采用博弈論的思想，將D2D傳輸鏈路理解成為博弈游戲的參與者，每條D2D 傳輸鏈路只知道自己和哪條蜂窩上行鏈路的配對信息，而不知道其他D2D傳輸鏈路和哪條蜂窩上行鏈路的配對信息，在已知各個蜂窩鏈路的資源配置情況下,D2D傳輸鏈路對選擇復用的蜂窩鏈路上行頻譜資源進行博弈，依次更換復用的蜂窩鏈路上行頻譜資源；試圖建立一個聯(lián)盟去共享蜂窩用戶的上行頻譜資源，目的在于使系統(tǒng)能耗最優(yōu)化，計算時間比最優(yōu)分配時間大大減少，相比基于距離的匹配方法，可以大幅度減少能量損耗，可以取代傳統(tǒng)的基于距離的匹配方案和最優(yōu)匹配方案。
【專利說明】
-種基于博弈論的D2D通信的能耗優(yōu)化方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于通信領域，設及一種基于博弈論的D2D通信的能耗優(yōu)化方法。
【背景技術】
[0002] D2D(終端直通Device TO Device)通信作為下一代無線通信的關鍵技術之一，能夠提供更高的傳輸速率，增大系統(tǒng)吞吐量，提高頻譜利用效率，減輕蜂窩基站負擔，增強系統(tǒng)穩(wěn)定性等優(yōu)點。
[0003] D2D通信系統(tǒng)的能耗問題和D2D的資源分配問題密切相關，不同分配下的能耗相差甚遠。基于距離的資源分配策略為資源分配提供了一套分配準則，可W滿足蜂窩用戶和D2D 用戶的傳輸需求，但是會造成較大的能量浪費。如果采用遍歷所有分配來找到能耗最優(yōu)的匹配，運樣雖然可W找到最優(yōu)方案，但是計算時間會很長。
[0004] D2D通信系統(tǒng)中，終端分兩類，一類是與基站通信的終端，即蜂窩終端OJE，另一類是通過D2D技術直接與其他終端通信的終端，即D2D終端。在允許蜂窩上行鏈路和D2D傳輸鏈路一對多匹配的系統(tǒng)中，可W詳盡捜索出所有資源配置的組合，在運些組合中找到能量消耗最少的方案，運個方案就是最優(yōu)方案。雖然運樣找到的方案能耗最小，并且可W滿足各個用戶的數(shù)據(jù)傳輸需求，但是運樣求解的復雜度是NP-化rd，計算消耗時間很長，只適合適量較少的情況。而基于距離的匹配方案也可W滿足用戶的數(shù)據(jù)傳輸需求，但是得到的能耗值一般都不是最優(yōu)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提出一種基于博弈論的D2D通信的能耗優(yōu)化方法，在已知各個蜂窩鏈路的資源配置情況下，D2D傳輸鏈路對選擇復用的蜂窩鏈路上行頻譜資源進行博弈，可W找到最優(yōu)方案，使系統(tǒng)總能耗最優(yōu)化。
[0006] 本發(fā)明一種基于博弈論的D2D通信能量的優(yōu)化方法，包括如下步驟：
[0007] 步驟1、假定一個蜂窩小區(qū)存在n個蜂窩上行鏈路和m個D2D傳輸鏈路，允許多條D2D 傳輸鏈路復用同一蜂窩鏈路的上行頻譜資源，D2D傳輸鏈路選擇的策略就是和不同的蜂窩上行鏈路配對，對于某條蜂窩鏈路i，有k個D2D傳輸鏈路共享運個蜂窩鏈路i的上行頻譜資源，若k聲0,用Ui，i2，. . .，ik：}表示k個D2D傳輸鏈路的序號，運些D2D傳輸鏈路和蜂窩鏈路i 同時發(fā)送數(shù)據(jù)并同時結束，持續(xù)時間為ti，有
[000引
[0009]其中，W是系統(tǒng)帶寬，表示系統(tǒng)高斯白噪聲的平均功率/?,.表示第i個蜂窩用戶的速率需求，苗表示第條D2D傳輸鏈路中數(shù)據(jù)發(fā)送方的速率需求，表示第i個蜂窩用戶到基站的信道增益，&<,,表示第1^條〇20傳輸鏈路中數(shù)據(jù)發(fā)送方到數(shù)據(jù)接收方的信道增益，表示第i個蜂窩用戶到第條D2D傳輸鏈路數(shù)據(jù)接收方的信道增益，表示第ij 條D2D傳輸鏈路中數(shù)據(jù)發(fā)送方到基站的信道增益，g：J；表示第i。條D2D傳輸鏈路數(shù)據(jù)發(fā)送方到第1^條020傳輸鏈路數(shù)據(jù)接收方的信道增益，八>',/。表示第1^條〇20鏈路數(shù)據(jù)發(fā)送方的發(fā) 送功率，表示第i條蜂窩上行傳輸鏈路的發(fā)送功率；
[0010] 根據(jù)實際中具體的k值，對上述方程組進行帶參數(shù)求解，可W得到巧,,h)、仇,,(0
的表達式，設Ei(ti)表示當?shù)趇條蜂窩上行傳輸鏈路和k條D2D傳輸鏈路配對時，第i 條蜂窩上行傳輸鏈路和k條D2D傳輸鏈路的總能耗，當k聲0時，Ei(ti)等于：
[0011]
[0012] 具甲，Pa巧電蹄功準，Pe巧置閑功準，U巧功準臘天帯護」駆重巧狹效準，陣巧上行鏈路數(shù)為n，D2D傳輸鏈路數(shù)為m，k為共享蜂窩鏈路i上行頻譜資源的D2D傳輸鏈路數(shù)；
[001引當k = 0時，表示蜂窩鏈路i沒有和任何D2D傳輸鏈路配對，此時，Ei (ti)等于
[0014]
[001引其中每條鏈路的最優(yōu)時間/,Wf為通過捜索得到使Ei(ti)值最小時的時間ti，那么第 i條蜂窩上行傳輸鏈路和k條D2D傳輸鏈路配對時，第i條蜂窩上行傳輸鏈路和k條D2D傳輸鏈路的最優(yōu)總能耗為
[0016]
[0017] 定義1 X n時間行向量T，其元素I； = ?f ;;
[0018] 步驟2、當每條傳輸鏈路的時間都是最優(yōu)的，但不能保證歸一化的時間和不大于1，當出現(xiàn)總時間大于1的情況時，必須找到那些減少相同時間能耗增加最少的傳輸鏈路，通過減少運些傳輸鏈路的數(shù)據(jù)傳輸時間來減少系統(tǒng)總時間，把資源分配看成是一個博弈游戲，其中m個D2D傳輸鏈路為博弈游戲的參與者，試圖建立一個集合聯(lián)盟L=化1，...，k，...，Ln} 去共享蜂窩鏈路的上行頻譜資源，以表示和第r個蜂窩用戶共享頻譜資源的D2D傳輸鏈路的集合，D2D傳輸鏈路選擇的策略就是和不同的蜂窩上行鏈路配對，優(yōu)化目標就是使系統(tǒng)的總能耗EtDtal最小化。
[0019] 所述的步驟2中提出一種聯(lián)合博弈算法，使系統(tǒng)的總能耗EtDtai最小化，具體算法如下：
[0020] (1)輸入系統(tǒng)各通信鏈路參數(shù):系統(tǒng)帶寬W，系統(tǒng)高斯白噪聲的平均功率電路功率Pa，空閑功率Pe，功率放大器的能量轉(zhuǎn)換效率0，蜂窩上行鏈路數(shù)n，D2D傳輸鏈路數(shù)m，博弈總次數(shù)N，每個蜂窩用戶的速率需求，每個D2D傳輸鏈路的速率要求，每個蜂窩用戶到基站的信道增益，每個D2D傳輸鏈路中數(shù)據(jù)發(fā)送方到數(shù)據(jù)接收方的信道增益，每個蜂窩用戶到每個 D2D傳輸鏈路數(shù)據(jù)接收方的信道增益，每個D2D傳輸鏈路中數(shù)據(jù)發(fā)送方到基站的信道增益，每個D2D鏈路數(shù)據(jù)發(fā)送方到其他D2D鏈路數(shù)據(jù)接收方的信道增益，設置博弈計數(shù)器num = 0，時間迭代步長S;
[0021] (2)初始化，產(chǎn)生一個隨機生成集合聯(lián)盟以。1二化1，. . .，Lr, . . .，Ln}，同時確定對應的時間行向量T，其元素7 =/'，.計算系統(tǒng)總能耗Etotal,令Lcur = ^ni;
[0022] (3)判斷時間行向量T中各個元素之和是否大于1，若是，進入步驟(4)，若不是，進入步驟(5);
[0023] (4)針對集合聯(lián)盟Lcur,尋找減少相同時間能耗增加幅度最少的蜂窩鏈路，即計算
，其中1表示尋找得到的蜂窩鏈路，更新矩陣T，即令，tai并返回步驟(3);
[0024] (5)隨機選擇一個D2D傳輸鏈路dj，假定dj G以，然后任意選擇一個集合Li ' G LcuA 化i}，博弈計數(shù)器11皿=11皿+1 ;
[002引（6)對于集合聯(lián)盟Lgame=化cuAlLi，Li'})U化i\{dj}，Li' U化}}，確定對應的時間行向量T'，時間行向量T'的各個元素是由Lgam沖各元素對應的最優(yōu)時間貨1_組成的；
[0026] (7)判斷時間行向量T'中各個元素之和是否大于1，若是，進入步驟(8)，若不是，進入步驟(9);
[0027] (8)針對新的集合聯(lián)盟Lgame,尋找減少相同時間能耗增加幅度最少的蜂窩鏈路，即 1 ，其中1'表示尋找得到的蜂窩鏈路，更新矩陣T '， E :盟Lgame下的系統(tǒng)總能耗E'tDtal并返回步驟(7);
[0028] ( 9 )如果E total <Etotal,則Lcur 二 Lgame , Etotal 二 E total ;
[0029] (10)當博弈計數(shù)器達到N時，即num = N，輸出集合聯(lián)盟Lcur和此時的系統(tǒng)總能量 Etotal，如果博弈次數(shù)沒有達到N，返回步驟巧）。
[0030] 本發(fā)明采用博弈論的思想，將D2D傳輸鏈路理解成為博弈游戲的參與者，每條D2D 傳輸鏈路只知道自己和哪條蜂窩上行鏈路的配對信息，而不知道其他D2D傳輸鏈路和哪條蜂窩上行鏈路的配對信息，在已知各個蜂窩鏈路的資源配置情況下，D2D傳輸鏈路對選擇復用的蜂窩鏈路上行頻譜資源進行博弈，依次更換復用的蜂窩鏈路上行頻譜資源;試圖建立一個聯(lián)盟去共享蜂窩用戶的上行頻譜資源，目的在于使系統(tǒng)能耗最優(yōu)化，當博弈次數(shù)達到闊值時，可W找到最優(yōu)方案，使系統(tǒng)總能耗最優(yōu)化，并且計算時間比最優(yōu)分配時間大大減少，相比基于距離的匹配方法，可W大幅度減少能量損耗，可W取代傳統(tǒng)的基于距離的匹配方案和最優(yōu)匹配方案;通過實驗證明，基于博弈論的能耗優(yōu)化方案和系統(tǒng)最優(yōu)方案的能耗基本相同，相比傳統(tǒng)的最大功率傳輸策略，本發(fā)明方法能耗會減少65%。
【附圖說明】
[0031 ]圖1為一對多匹配的D2D通信場景示意圖；
[0032] 圖2為本發(fā)明的流程圖。
[0033] W下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述。
【具體實施方式】
[0034] 本發(fā)明一種基于博弈論的D2D通信能量的優(yōu)化方法，具體包括如下步驟：
[0035] 步驟1、假定一個蜂窩小區(qū)存在n個蜂窩上行鏈路和m個D2D傳輸鏈路，允許多條D2D 傳輸鏈路復用同一蜂窩鏈路的上行頻譜資源，D2D傳輸鏈路選擇的策略就是和不同的蜂窩上行鏈路配對，如圖1所示;對于某條蜂窩鏈路i，有k個D2D傳輸鏈路共享運個蜂窩鏈路i的上行頻譜資源，若k聲0，用{ii，i2，. . .，ik}表示k個D2D傳輸鏈路的序號，運些D2D傳輸鏈路和蜂窩鏈路i同時發(fā)送數(shù)據(jù)并同時結束，持續(xù)時間為ti，有
[0036]
[0037] 其中，W是系統(tǒng)帶寬，O2表示系統(tǒng)高斯白噪聲的平均功率/。,表示第i個蜂窩用戶的速率需求，馬表示第條D2D傳輸鏈路中數(shù)據(jù)發(fā)送方的速率需求，表示第i個蜂窩用戶到基站的信道增益，表示第條D2D傳輸鏈路中數(shù)據(jù)發(fā)送方到數(shù)據(jù)接收方的信道增益，g；；'i表示第i個蜂窩用戶到第條D2D傳輸鏈路數(shù)據(jù)接收方的信道增益，g：：,表示第ij 條D2D傳輸鏈路中數(shù)據(jù)發(fā)送方到基站的信道增益，g；；；；表示第i。條D2D傳輸鏈路數(shù)據(jù)發(fā)送方到第iJ條D2D傳輸鏈路數(shù)據(jù)接收方的信道增益，表示第iJ條D2D鏈路數(shù)據(jù)發(fā)送方的發(fā) 送功率，表示第i條蜂窩上行傳輸鏈路的發(fā)送功率；
[003引根據(jù)實際中具體的k值，對上述方程組進行帶參數(shù)求解，可W得到&片.）、化,/。的表達式，設Ei(ti)表示當?shù)趇條蜂窩上行傳輸鏈路和k條D2D傳輸鏈路配對時，第i 條蜂窩>斤倍輸鏈路巧k條D州倍輸鏈路的總、能耗.巧k卓0時.估)望干，
[0039]
[0040] 其中，Pa是電路功率，Pe是空閑功率，目是功率放大器的能量轉(zhuǎn)換效率，蜂窩上行鏈路數(shù)為n，D2D傳輸鏈路數(shù)為m，k為共享蜂窩鏈路i上行頻譜資源的D2D傳輸鏈路數(shù)；
[OOW 當k = 0時，表示蜂窩鏈路i沒有和任何D2D傳輸鏈路配對，此時，Ei (ti)等于
[0042]
[0043] 其中每條鏈路的最優(yōu)時間(；*"為通過捜索得到使Ei(ti)值最小時的時間ti，那么第 i條蜂窩上行傳輸鏈路和k條D2D傳輸鏈路配對時，第i條蜂窩上行傳輸鏈路和k條D2D傳輸鏈路的最優(yōu)總能耗為馬;
[0044]
[0045]
[0046] 步驟2、當每條傳輸鏈路的時間都是最優(yōu)的，但是還不能保證歸一化的時間和不大于1，如果總時間大于1，必然存在一部分用戶不能完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?，若存在此種情況，必須通過減少某條傳輸鏈路的通信時間W滿足各個用戶的數(shù)據(jù)傳輸要求，本著系統(tǒng)能耗最優(yōu)化的原則，當出現(xiàn)總時間大于1的情況時，必須找到那些減少相同時間能耗增加最少的傳輸鏈路，通過減少運些傳輸鏈路的數(shù)據(jù)傳輸時間來減少系統(tǒng)總時間，把資源分配看成是一個博弈游戲，其中m個D2D傳輸鏈路為博弈游戲的參與者，試圖建立一個集合聯(lián)盟L = 化1，...，k，...，Ln}去共享蜂窩鏈路的上行頻譜資源，心表示和第r個蜂窩用戶共享頻譜資源的D2D傳輸鏈路的集合，D2D傳輸鏈路選擇的策略就是和不同的蜂窩上行鏈路配對，優(yōu)化目標就是使系統(tǒng)的總能耗EtDtal最小化，提出一種聯(lián)合博弈算法，如圖2,具體算法如下：
[0047] (1)輸入系統(tǒng)各通信鏈路參數(shù):系統(tǒng)帶寬W，系統(tǒng)高斯白噪聲的平均功率電路功率Pa，空閑功率Pe，功率放大器的能量轉(zhuǎn)換效率0，蜂窩上行鏈路數(shù)n，D2D傳輸鏈路數(shù)m，博弈總次數(shù)N，每個蜂窩用戶的速率需求，每個D2D傳輸鏈路的速率要求，每個蜂窩用戶到基站的信道增益，每個D2D傳輸鏈路中數(shù)據(jù)發(fā)送方到數(shù)據(jù)接收方的信道增益，每個蜂窩用戶到每個 D2D傳輸鏈路數(shù)據(jù)接收方的信道增益，每個D2D傳輸鏈路中數(shù)據(jù)發(fā)送方到基站的信道增益，每個D2D鏈路數(shù)據(jù)發(fā)送方到其他D2D鏈路數(shù)據(jù)接收方的信道增益，設置博弈計數(shù)器num = 0，時間迭代步長S;
[004引（2)初始化，產(chǎn)生一個隨機生成集合聯(lián)盟以。1二化1，. . .，Lr, . . .，Ln}，同時確定對應的時間行向量T，其元素早=玲"'\，計算系統(tǒng)總能耗Etotal,令Lcur = ^ni;
[0049] (3)判斷時間行向量T中各個元素之和是否大于1，若是，進入步驟(4)，若不是，進入步驟(5);
[0050] (4)針對集合聯(lián)盟Lcur,尋找減少相同時間能耗增加幅度最少的蜂窩鏈路，即計算 (4/) = min巧悼巧-馬盼")}，其中1表示尋找得到的蜂窩鏈路，更新矩陣T，即令峰=護;計算系統(tǒng)總能耗Etetal并返回步驟(3);
[0051 ] (5)隨機選擇一個D2D傳輸鏈路dj，假定dj ，然后任意選擇一個集合以'G LcuA 化i}，博弈計數(shù)器11皿=11皿+1 ;
[0052] (6)對于集合聯(lián)盟Lgame=化cuAlLi，Li'})U化i\{dj}，Li' U化}}，確定對應的時間行向量T'，時間行向量T'的各個元素是由Lgam沖各元素對應的最優(yōu)時間貨L_,組成的；
[0053] (7)判斷時間行向量T'中各個元素之和是否大于1，若是，進入步驟(8)，若不是，進入步驟(9);
[005^1 344^減少相同時間能耗增加幅度最少的蜂窩鏈路，即計算，其中1'表示尋找得到的蜂窩鏈路，更新矩陣T '，即令=Ce_/ 一《；計算在新的集合聯(lián)盟Lgame下的系統(tǒng)總能耗E't?；f返回步驟(7);
[0055] ( 9 )如果E total <Etotal,則Lcur 二 Lgame , Etotal 二 E total ;
[0056] (10)當博弈計數(shù)器達到N時，即num = N，輸出集合聯(lián)盟Lcur和此時的系統(tǒng)總能量 Etotal，如果博弈次數(shù)沒有達到N，返回步驟巧）。
[0057] 本發(fā)明的重點在于:采用博弈論的思想，將D2D傳輸鏈路理解成為博弈游戲的參與者，每條D2D傳輸鏈路只知道自己和哪條蜂窩上行鏈路的配對信息，而不知道其他D2D傳輸鏈路和哪條蜂窩上行鏈路的配對信息，在已知各個蜂窩鏈路的資源配置情況下，D2D傳輸鏈路對選擇復用的蜂窩鏈路上行頻譜資源進行博弈，依次更換復用的蜂窩鏈路上行頻譜資源;試圖建立一個聯(lián)盟去共享蜂窩用戶的上行頻譜資源，目的在于使系統(tǒng)能耗最優(yōu)化，當博弈次數(shù)達到闊值時，可W找到最優(yōu)方案，使系統(tǒng)總能耗最優(yōu)化，并且計算時間比最優(yōu)分配時間大大減少，相比基于距離的匹配方法，可W大幅度減少能量損耗，可W取代傳統(tǒng)的基于距離的匹配方案和最優(yōu)匹配方案;通過實驗證明，基于博弈論的能耗優(yōu)化方案和系統(tǒng)最優(yōu)方案的能耗基本相同，相比傳統(tǒng)的最大功率傳輸策略，本發(fā)明方法能耗會減少65%。
[0058] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實施用例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換W及改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種基于博弈論的D2D通信能量的優(yōu)化方法，其特征在于包括如下步驟：步驟1、假定一個蜂窩小區(qū)存在η個蜂窩上行鏈路和m個D2D傳輸鏈路，允許多條D2D傳輸鏈路復用同一蜂窩鏈路的上行頻譜資源，D2D傳輸鏈路選擇的策略就是和不同的蜂窩上行鏈路配對，對于某條蜂窩鏈路i，有k個D2D傳輸鏈路共享運個蜂窩鏈路i的上行頻譜資源，若 k聲0，用{ii，i2，. . .，ik}表示k個D2D傳輸鏈路的序號，運些D2D傳輸鏈路和蜂窩鏈路i同時發(fā) 送數(shù)據(jù)并同時結束，持續(xù)時間為ti，有其中，W是系統(tǒng)帶寬，曰2表示系統(tǒng)高斯白噪聲的平均功率,?表示第i個蜂窩用戶的速率需求，％表示第條D2D傳輸鏈路中數(shù)據(jù)發(fā)送方的速率需求，表示第i個蜂窩用戶到基站的信道增益，而，表示第?條D2D傳輸鏈路中數(shù)據(jù)發(fā)送方到數(shù)據(jù)接收方的信道增益，表示第i個蜂窩用戶到第?條D2D傳輸鏈路數(shù)據(jù)接收方的信道增益，表示第ij條 D2D傳輸鏈路中數(shù)據(jù)發(fā)送方到基站的信道增益，表示第i。條D2D傳輸鏈路數(shù)據(jù)發(fā)送方到第i緣D2D傳輸鏈路數(shù)據(jù)接收方的信道增益，化,,片)表示第i緣D2D鏈路數(shù)據(jù)發(fā)送方的發(fā)送功率，A (U表示第i條蜂窩上行傳輸鏈路的發(fā)送功率；根據(jù)實際中具體的k值，對上述方程組進行帶參數(shù)求解，可W得到卸化）、扣,,(0的表達式，設Ei(ti)表示當?shù)趇條蜂窩上行傳輸鏈路和k條D2D傳輸鏈路配對時，第i條蜂窩上行傳輸鏈路和k條D2D傳輸鏈路的總能耗，當k聲0時，Ei (ti)等于：其中，ρα是電路功率，pe是空閑功率，Θ是功率放大器的能量轉(zhuǎn)換效率，蜂窩上行鏈路數(shù) 為η，D2D傳輸鏈路數(shù)為m，k為共享蜂窩鏈路i上行頻譜資源的D2D傳輸鏈路數(shù)；當k = 0時，表示蜂窩鏈路i沒有和任何D2D傳輸鏈路配對，此時，Ei(ti)等于其中每條鏈路的最優(yōu)時間皆"為通過捜索得到使Ei(ti)值最小時的時間ti，那么第i條蜂窩上行傳輸鏈路和k條D2D傳輸鏈路配對時，第i條蜂窩上行傳輸鏈路和k條D2D傳輸鏈路的最優(yōu)總能耗為馬0-);定義1 X η時間行向量Τ，其元素不=if'; 步驟2、當每條傳輸鏈路的時間都是最優(yōu)的，但不能保證歸一化的時間和不大于1，當出現(xiàn)總時間大于1的情況時，必須找到那些減少相同時間能耗增加最少的傳輸鏈路，通過減少運些傳輸鏈路的數(shù)據(jù)傳輸時間來減少系統(tǒng)總時間，把資源分配看成是一個博弈游戲，其中m 個D2D傳輸鏈路為博弈游戲的參與者，試圖建立一個集合聯(lián)盟L={Li，. . .，k，. . .，Ln}去共享蜂窩鏈路的上行頻譜資源，以表示和第r個蜂窩用戶共享頻譜資源的D2D傳輸鏈路的集合，D2D傳輸鏈路選擇的策略就是和不同的蜂窩上行鏈路配對，優(yōu)化目標就是使系統(tǒng)的總能耗EtDtal最小化。2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于博弈論的D2D通信能量的優(yōu)化方法，其特征在于步驟 2中提出一種聯(lián)合博弈算法，使系統(tǒng)的總能耗EtDtal最小化，具體算法如下： (1) 輸入系統(tǒng)各通信鏈路參數(shù):系統(tǒng)帶寬W，系統(tǒng)高斯白噪聲的平均功率σ2,電路功率ρα，空閑功率pe，功率放大器的能量轉(zhuǎn)換效率Θ，蜂窩上行鏈路數(shù)n，D2D傳輸鏈路數(shù)m，博弈總次數(shù)N，每個蜂窩用戶的速率需求，每個D2D傳輸鏈路的速率要求，每個蜂窩用戶到基站的信道增益，每個D2D傳輸鏈路中數(shù)據(jù)發(fā)送方到數(shù)據(jù)接收方的信道增益，每個蜂窩用戶到每個D2D 傳輸鏈路數(shù)據(jù)接收方的信道增益，每個D2D傳輸鏈路中數(shù)據(jù)發(fā)送方到基站的信道增益，每個 D2D鏈路數(shù)據(jù)發(fā)送方到其他D2D鏈路數(shù)據(jù)接收方的信道增益，設置博弈計數(shù)器num = 0,時間迭代步長δ; (2) 初始化，產(chǎn)生一個隨機生成集合聯(lián)盟以。1= {Li，. . .，k，. . .，Ln}，同時確定對應的時間行向量T，其元素7]=皆"'，計算系統(tǒng)總能耗Etotal，令Lcur = kni; (3) 判斷時間行向量T中各個元素之和是否大于1，若是，進入步驟(4)，若不是，進入步驟(5); (4) 針對集合聯(lián)盟Uur，尋找減少相同時間能耗增加幅度最少的蜂窩鏈路，即計算其中1表示尋找得到的蜂窩鏈路，更新矩陣T，即令 if =?Γ -cJ ;計算系統(tǒng)總能耗Etetal并返回步驟(3); (5) 隨機選擇一個D2D傳輸鏈路dj，假定dj e以，然后任意選擇一個集合Li ' e LcuA化1}，博弈計數(shù)器num = num+l; (6) 對于集合聯(lián)盟Lgame=(Xcur\化i，Li'}) U化i\{dj}山' U {dj}}，確定對應的時間行向量Τ'，時間行向量Τ'的各個元素是由Lgame中各元素對應的最優(yōu)時間，組成的； (7) 判斷時間行向量Τ'中各個元素之和是否大于1，若是，進入步驟(8)，若不是，進入步驟(9); (8) 針對新的集合聯(lián)盟Lgame，尋找減少相同時間能耗增加幅度最少的蜂窩鏈路，即計算，其中Γ表示尋找得到的蜂窩鏈路，更新矩陣Τ'，即令咐算在新的集合聯(lián)盟Lgame下的系統(tǒng)總能耗Ε/ total并返回步驟(7); (9) 女日果Etotal<Eto1;al,貝lJLcur二Lgame,Eto1;al二Etotal; (10) 當博弈計數(shù)器達到N時，即num = N，輸出集合聯(lián)盟Lcur和此時的系統(tǒng)總能量EtDtal，如果博弈次數(shù)沒有達到N，返回步驟(5)。
【文檔編號】H04W52/02GK105979477SQ201610399996
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】林世俊, 劉文濤, 石江宏
【申請人】廈門大學

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