D2d網(wǎng)絡(luò)中社會信用驅(qū)動的功率自適應(yīng)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種D2D網(wǎng)絡(luò)中社會信用驅(qū)動的功率自適應(yīng)方法，包括以下步驟：1)D2D網(wǎng)絡(luò)傳輸中，D2D用戶和蜂窩用戶互相干擾，D2D用戶的發(fā)送功率需滿足干擾要求及自身設(shè)備的限制要求；2)D2D服務(wù)請求方需要向D2D服務(wù)接受方支付一定的信用，每次D2D傳輸時，確定信用的消耗值與獲得值；3)采用隊列模型對信用的動態(tài)變化進(jìn)行建模，基于漸進(jìn)排隊理論和反向隊列技術(shù)分析用戶的信用需求；4)在滿足用戶的物理通信需求和信用需求的同時，以最大化吞吐量為目標(biāo)進(jìn)行功率自適應(yīng)。本發(fā)明可以有效促進(jìn)用戶參與D2D通信，提升系統(tǒng)統(tǒng)能。
【專利說明】
D2D網(wǎng)絡(luò)中社會信用驅(qū)動的功率自適應(yīng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001 ]本發(fā)明屬于D2D通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種D2D網(wǎng)絡(luò)中社會信用驅(qū)動的功率自適 應(yīng)方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 隨著無線智能設(shè)備的普及和相應(yīng)的應(yīng)用程序，無線流量呈爆炸式增長，這給未來 的蜂窩系統(tǒng)帶來了極大的挑戰(zhàn)。D2D通信允許用戶直接進(jìn)行端到端通信，可以帶來跳增益， 提升系統(tǒng)容量，提高頻譜利用率，減羥基站的負(fù)荷，是未來通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。然而，參與 D2D通信會引起能量的消耗，空間的占用，也可能會帶來安全隱患等諸多問題，考慮到這些 因素，自私的用戶可能不愿意參與D2D通信。若大多數(shù)用戶不愿意參與D2D傳輸，資源不能得 到有效利用，性能的提升得不到保障。
[0003] 影響用戶參與D2D通信意愿的一個關(guān)鍵因素是用戶間的社會特性，用戶總是愿意 與自己有親密關(guān)系的人進(jìn)行D2D通信，利用用戶間的社會關(guān)系來輔助D2D通信能夠在一定程 度上保障D2D通信的順利進(jìn)行，提升系統(tǒng)性能，這也是近來研究的一個熱點。D2D通信要求用 戶必須在近距離范圍內(nèi)進(jìn)行通信，然而，由于時間和空間的限制，社會關(guān)系上密切的用戶在 位置上未必相近，這就削弱了社會關(guān)系在D2D通信中的作用。而且，在一個用戶間相對陌生 的場景下，用戶間的社會關(guān)系是相對微弱的，這就進(jìn)一步削弱了社會關(guān)系在D2D通信中的作 用，因此確立一個具有廣域化、全局化的社會特性衡量標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)用戶參D2D通信具有迫切需 求。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0004] 本發(fā)明的目的是為了促進(jìn)用戶參與D2D通信，引入了社會信用這一全局化的社會 特性衡量標(biāo)準(zhǔn)，提供了一種D2D網(wǎng)絡(luò)中社會信用驅(qū)動的功率自適應(yīng)方法，用于促進(jìn)用戶參與 D2D通信，提升系統(tǒng)整體性能。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0006] D2D網(wǎng)絡(luò)中社會信用驅(qū)動的功率自適應(yīng)方法，該D2D網(wǎng)絡(luò)包括一個基站b、D2D用戶 發(fā)送端ddPD2D用戶接收端d2以及一個蜂窩用戶c，包括以下步驟：
[0007] 1)D2D網(wǎng)絡(luò)傳輸中，D2D用戶和蜂窩用戶互相干擾，D2D用戶的發(fā)送功率需滿足干擾 要求及自身設(shè)備的限制要求；
[0008] 2)D2D服務(wù)請求方需要向D2D服務(wù)接受方支付一定的信用，每次D2D傳輸時，確定信 用的消耗值與獲得值；
[0009] 3)采用隊列模型對信用的動態(tài)變化進(jìn)行建模，基于漸進(jìn)排隊理論和反向隊列技術(shù) 分析用戶的信用需求；
[0010] 4)在滿足用戶的物理通信需求和信用需求的同時，以最大化吞吐量為目標(biāo)進(jìn)行功 率自適應(yīng)。
[0011]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟1)的具體要求為：
[0012] 1-1 )D2D鏈路的信號傳輸模型為：
[0013]
(19)
[0014] 其中，P。是蜂窩用戶的發(fā)送功率，Ρ(γ)是D2D用戶的可調(diào)發(fā)送功率，η為加性高斯 白噪聲，其功率譜密度為nQ，hu為節(jié)點i與節(jié)點j間信道增益，且滿i
節(jié)點i與節(jié)點j間的距離，α為路徑損耗指數(shù)，ho為小尺度衰落且服從瑞利分布，ho~CN(0，1);
[0015] D2D發(fā)送功率受限于平均功率P ,為描述方便：
亂滿足：
[0016]
[0017] ，定義為參考SINR，反映信道衰落和干擾，μ( γ )為歸一 化發(fā)送功率，No為噪聲功率，且No = n〇W，W為系統(tǒng)帶寬；
[0018] 1-2)為保障蜂窩鏈路的正常通信，D2D鏈路對蜂窩鏈路的干擾受限，即
發(fā)送功率μ( γ )滿足： (21)
[0020] 其中，Pth表示基站端信干噪比的最低門限值；
[0021] 卜W亭剞白身設(shè)備的限制，D2D用戶的發(fā)送功率不能超過最大值Pmax，即滿足：
[0022]
(22)
[0023]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟2)中信用的消耗與獲得函數(shù)定義為：
[0024] 2-1)信用的消耗值依賴于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，定義信用消耗值f(d)為數(shù)據(jù)量d的函數(shù)
^，依據(jù)香農(nóng)定義，D2D鏈路的最大傳輸速率為：
[0025]
(23)
[0026] 則時隙T內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量為d=WTl〇ge(l+y( γ ) γ )，信用消耗函數(shù)為：
[0027]
p4)
[0028] 2-2)不失一般性，假設(shè)信用的獲得過程與信用的消耗過程是獨立的，平穩(wěn)且服從 二項分布，即
[0029]
(25)
[0030] 其中，η表示用戶獲得信用的強(qiáng)度，I-P表示獲得信用的概率。
[0031] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟3)中，具體包括以下步驟：
[0032] 3-1)采用隊列模型描述信用的動態(tài)變化，用戶的信用C[t]在連續(xù)兩個周期內(nèi)的變 化如下：
[0033]
[0034]其中，Cin[t]代表第t個時刻的信用獲得，是隊列的到達(dá)過程;Cc>ut[t]代表第t個時 刻的信用輸出，是隊列的離開過程，同時規(guī)定C[t]不能超過某一個門限Cmax;
[0035] 3-2)用戶為了防止自己需要請求D2D協(xié)助時沒有足夠的信用，往往要保障自身的 信用值高于某一個設(shè)定的門限Cth，以避免突發(fā)事件，其中用戶的信用控制需滿足以下條件：
[0036] Pr{C[t]<Cth}<5 (27)
[0037] 即信用中斷發(fā)生的概率必須被控制在某一門限δ之下；
[0038] 3-3)引入反向隊列轉(zhuǎn)換技術(shù)，倒置Cin[t]和C〇ut[t]的角色：用信用消耗過程C〇 ut[t] 表示到達(dá)過程，代表信用支出預(yù)算;信用獲得函數(shù)Cin[t]表達(dá)隊列離開過程，代表預(yù)算的實 施，同時定義隊列長擇
，得到一個穩(wěn)定隊列系統(tǒng)，其中信用約束轉(zhuǎn) 變?yōu)椋?br>[0039]
[0040] 3-4)基于大偏差理論的統(tǒng)計理論漸進(jìn)分析，一個到達(dá)過程和離開過程不相關(guān)的穩(wěn) 定排隊系統(tǒng)，隊列長度分布近似為指數(shù)分布，即
[0041 ]
(29)
[0042] 其中沒是滿足萬程Ψ (θ) = Φ (?)的觶，其中，Ψ (Θ)被稱為到達(dá)過程的有效帶寬，這 里是到反向隊列到達(dá)過程CQUt[t]的函數(shù)；Φ(θ)被稱為有效容量，這里是到反向隊列離開程 Cin[t]的函數(shù)；Ψ(θ)和Φ(θ)的數(shù)學(xué)定義式為：
[0043]
(30)
[0044] 依據(jù)公式(10)和公式（11)，得至I
，根據(jù)大偏差理論，在給定沒的 情況下，為了實現(xiàn)信用中斷概率的限制，有效帶寬需要高于有效容量，因此，需要滿足下面 的條件：
[0045]
(31)
[0046] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟4)構(gòu)造優(yōu)化問題為：
[0047]
(32)
[0048] 應(yīng)用Cin[ t ]和Cciut [ t ]的性質(zhì)，上述優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換為以下凸優(yōu)化問題：
[0049]
(33)
[0050] 利用拉格朗日乘子法求解該優(yōu)化問題，構(gòu)造拉格朗日函數(shù)如下：
[0051]
[0052]其中，Ω=如丨)(的，λ，β為相應(yīng)限制條件的拉格朗日乘子，ρ(γ )為γ的概率密度函 數(shù);根據(jù)K K T條件，最優(yōu)解滿足下面的公式：
[0053]
[0054]
[0055]
[0056] 在給定拉格朗日乘子λ，β的條件下，最優(yōu)功率策略可以由二分法或牛頓迭代法得 到，其中拉格朗日乘子λ，β通過隨機(jī)次梯度發(fā)迭代搜索獲得。
[0057]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0058] 1、本發(fā)明引入了社會信用這一全局化的社會特性衡量標(biāo)準(zhǔn)，使得用戶間協(xié)作的激 勵不受限于地理位置，不管用戶移動到什么位置，不管周圍的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是否陌生，均可以通 過社會信用這一虛擬貨幣交易請求D2D協(xié)助服務(wù)，極大的促進(jìn)了用戶參與D2D通信，享受D2D 通信技術(shù)所帶來的益處。
[0059] 2、現(xiàn)有利用社會關(guān)系輔助D2D通信的方案往往需要基于大量社交數(shù)據(jù)統(tǒng)計出用戶 間關(guān)系的親密度或用戶間的社區(qū)從屬關(guān)系，計算復(fù)雜且局限于地理位置與親密關(guān)系的限 制，而本發(fā)明所提出的方案不局限于場景的限制，具有更廣泛的應(yīng)用空間，且計算復(fù)雜度 低，實用便捷。
[0060] 3、本發(fā)明采用隊列模型對信用的動態(tài)變化進(jìn)行建模，提出了概率化的信用保障方 案，并應(yīng)用強(qiáng)有力的隊列分析工具具體化信用需求，同時考慮了用戶間干擾的限制與自身 設(shè)備的限制，能夠保障整個D2D網(wǎng)絡(luò)順利運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了在促進(jìn)用戶參與D2D通信的同時最大 化的提升系統(tǒng)整體性能。
【附圖說明】：
[0061] 圖1是本發(fā)明系統(tǒng)模型圖；
[0062] 圖2是不同信干比下系統(tǒng)平均吞吐量對比圖；
[0063] 圖3是不同信用中斷概率下的系統(tǒng)平均吞吐量對比圖；
[0064] 圖4是信用隊列長度分布圖
【具體實施方式】：
[0065] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0066]參考圖1，本發(fā)明所述的D2D網(wǎng)絡(luò)中社會信用驅(qū)動的功率自適應(yīng)方法描述如下： [0067] 該D2D網(wǎng)絡(luò)包括一個基站b、D2D用戶發(fā)送端Cl1和D2D用戶接收端辦以及一個蜂窩用 戶C A2D用戶d2向用戶Cl1請求服務(wù)，考慮到資源的消耗，用戶d2需向協(xié)助方Cl 1支付一定的信 用，同時用戶d2可以通過協(xié)助他人或其他活動獲取一定的信用。這樣，系統(tǒng)自然映射成了兩 部分:物理域和社會域，用戶在進(jìn)行D2D通信時要同時滿足物理域和社會域的需求。
[0068]所述的社會信用驅(qū)動的功率自適應(yīng)方案包括以下步驟：
[0069] 1)D2D網(wǎng)絡(luò)傳輸中，D2D用戶和蜂窩用戶互相干擾，D2D用戶的發(fā)送功率需滿足干擾 要求及自身設(shè)備的限制要求；
[0070] 2)D2D服務(wù)請求方需要向D2D服務(wù)接受方支付一定的信用，每次D2D傳輸時，確定信 用的消耗值與獲得值；
[0071] 3)采用隊列模型對信用的動態(tài)變化進(jìn)行建模，基于漸進(jìn)排隊理論和反向隊列技術(shù) 分析用戶的信用需求；
[0072] 4)在滿足用戶的物理通信需求和信用需求的同時，以最大化吞吐量為目標(biāo)進(jìn)行功 率自適應(yīng)。
[0073]步驟1)中D2D用戶發(fā)送功率需要滿足物理通信的一些需求，具體如下：
[0074] D2D鏈路的信號傳輸模型為：
[0075]
(37)
[0076]其中，P。是蜂窩用戶的發(fā)送功率，Ρ(γ)是D2D用戶的可調(diào)發(fā)送功率，η為加性高斯 白噪聲，其功率譜密度為n〇，hi,j為節(jié)點i與節(jié)點j間信道增益，且滿i
% 節(jié)點i與節(jié)點j間的距離，α為路徑損耗指數(shù)，ho為小尺度衰落且服從瑞利分布，ho~CN(0， 1); 〇
[0077] D2D發(fā)送功率受限于平均功率聲，為描述方彳〗且滿足：
[0078]
[0079] I.定義為參考SINR，反映信道衰落和干擾，No為噪聲功 率，且NQ = n〇W，W為系統(tǒng)帶寬。
[0080] 為保障蜂窩鏈路的正常通信，D 2 D鏈路對蜂窩鏈路的干擾受限，即
一化發(fā)送功率μ( γ )滿足： (39)
[0082]其中，Pth表示基站端信干噪比的最低門限值；
[0083]受到自身設(shè)備的限制，D2D用戶的發(fā)送功率不能超過最大值Pmax，即滿足：
[0084]
(40)
[0085]步驟2)中，D2D用戶每次請求服務(wù)時需要消耗一定的信用，也可以通過協(xié)助獲得信 用，信用的消耗與獲得函數(shù)定義為：
[0086]信用的消耗值依賴于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，定義信用消耗值f(d)為數(shù)據(jù)量d的函數(shù)
依據(jù)香農(nóng)定義，D2D鏈路的最大傳輸速率為：
[0087]
(41.)
[0088] 則時隙T內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量為d=WTl〇ge(l+y( γ ) γ )，信用消耗函數(shù)為：
[0089]
(42)
[0090] 我們主要關(guān)注信用的支付過程，不失一般性，假設(shè)信用的獲得過程與信用的消耗 過程是獨立的，平穩(wěn)且服從二項分布，即
[0091]
(43)
[0092] 其中，η表示用戶獲得信用的強(qiáng)度，I-P表示獲得信用的概率。
[0093] 步驟3)中，信用的建模分析如下：
[0094] 請求服務(wù)時消耗一定的信用，協(xié)助他人獲得信用，信用是動態(tài)變化的，隨時間而改 變。我們采用隊列模型描述信用的動態(tài)變化，用戶的信用c[t]在連續(xù)兩個周期內(nèi)的變化如 下：
[0095] C[t+1] =min{max{C[t]+Cin[t]-C0Ut[t]，0}，Cmax} (44)
[0096] 其中，Cin[t]代表第t個時刻的信用獲得，是隊列的到達(dá)過程;Cc>ut[t]代表第t個時 刻的信用輸出，是隊列的離開過程，同時規(guī)定C[t]不能超過某一個門限C max，這樣的設(shè)置是 為了防止某些用戶在短期時間內(nèi)囤積信用，而在后期拒絕服務(wù)，造成了網(wǎng)絡(luò)連通性較大的 波動。
[0097]用戶為了防止自己需要請求D2D協(xié)助時沒有足夠的信用，往往要保障自身的信用 值高于某一個設(shè)定的門限Cth，以避免突發(fā)事件。用戶的信用控制需滿足以下條件：
[0098] Pr{C[t]<Cth}<5 (45)
[0099] 即信用中斷發(fā)生的概率必須被控制在某一門限δ之下。
[0100] 為了維持信用中斷概率在很低的水平，用戶的信用長期處于Cth之上，這樣，信用收 獲Cin[t]的均值往往需要高于C〇 ut[t]，造成了隊列的不穩(wěn)定。為了解決這個問題，引入反向 隊列轉(zhuǎn)換技術(shù)，倒置Cin[t]和Cc> ut[t]的角色：用信用消耗過程Cc>ut[t]表示到達(dá)過程，代表信 用支出預(yù)算;信用獲得函數(shù)C in[t]表達(dá)隊列離開過程，代表預(yù)算的實施。同時定義隊列長度
這樣得到一個穩(wěn)定隊列系統(tǒng)。信用約束轉(zhuǎn)變?yōu)椋?br>[0101] Pr{Q[t]>Cmax-Cth}<5 (46)
[0102] 基于大偏差理論的統(tǒng)計理論漸進(jìn)分析，一個到達(dá)過程和離開過程不相關(guān)的穩(wěn)定排 隊系統(tǒng)，隊列長度分布近似為指數(shù)分布，即
[0103]
(47)
[0104] 0是滿足方程Ψ (Θ) = Φ (Θ)的解。其中，Ψ (Θ)被稱為到達(dá)過程的有效帶寬，這里是 到反向隊列到達(dá)過程Cc>ut[t]的函數(shù)；φ(θ)被稱為有效容量，這里是到反向隊列離開程Cin [t]的函數(shù)。Ψ(θ)和Φ(θ)的數(shù)學(xué)定義式為：
[0105]
(48)
[0106] 依據(jù)公式（10)和公式（11)，我們可以得到
log#。根據(jù)大偏差理論， 在給定$的情況下，為了實現(xiàn)信用中斷概率的限制，有效帶寬需要高于有效容量。即滿足下 述條件：
[0107] φ(^) > Μ^((9) (49)
[0108] 步驟4)中，考慮到D2D在物理通信上的需求和社會域上的信用需求，以最大化吞吐 量目標(biāo)構(gòu)造優(yōu)化問題為：
[0109]
(5〇)
[0110] 應(yīng)用Cin[t]和CQUt[t]的性質(zhì)，上述優(yōu)化問題可轉(zhuǎn)換為以下凸優(yōu)化問題：
[0111]
(51)
[0112] 利用拉格朗日乘子法求解該優(yōu)化問題，構(gòu)造拉格朗日函數(shù)如下：
[0113]
[0114] 其中，Ω=沒φ$)，λ，β為相應(yīng)限制條件的拉格朗日乘子，ρ(γ )為γ的概率密度函 數(shù)。根據(jù)KKT條件，最優(yōu)解需要滿足下面的公式：
[0115]
[0116]
[0117]
[0118] 在給定拉格朗日乘子λ，β的條件下，最優(yōu)功率策略可以由二分法或牛頓迭代法得 到。具體，拉格朗日乘子λ，β可以通過隨機(jī)次梯度發(fā)迭代搜索獲得。
[0119] 為了驗證本發(fā)明的性能，我們進(jìn)行了如下仿真：
[0120] 在一個5MHz半徑為IOOm的小區(qū)內(nèi)進(jìn)行仿真，基站位于中心，蜂窩用戶和D2D用戶隨 機(jī)均勻分布，且D2D用戶對間的最大距離不超過10m，詳細(xì)仿真參數(shù)如下表所示，
[0121]表1仿真參數(shù)
[0124] 同時我們給出兩種基本對比方案：
[0125] 1)絕對信用控制方案：用戶的信用值永遠(yuǎn)控制在信用門限之上，構(gòu)造如下優(yōu)化問 題：
[0126]
(55)
[0127] 2)注水法方案:發(fā)送功率 ，我們調(diào)整水位了的值使其滿足式(9) 又 所述的信用約束。
[0128] 圖2是不同信干比下系統(tǒng)平均吞吐量對比曲線圖。信用控制方案中吞吐量隨著信 干比的增大而增大，最終趨于穩(wěn)定。在低信干比時，僅有平均功率約束是有效的，故我們所 提方案和絕對信用方案性能是一致的；在較高信干比時，平均功率約束和信用約束均起作 用，且我們所提方案要優(yōu)于絕對信用方案;在高信干比時，僅有信用約束是有效的，吞吐量 最終趨于穩(wěn)定?？梢钥闯觯覀兯岱桨敢獌?yōu)于絕對信用方案，信用控制方案要優(yōu)于注水法 方案，原因在于本方案基于排隊理論選擇了概率化的信用控制，而注水法方案沒有直接的 信用控制。
[0129]圖3是不同信用中斷概率下的系統(tǒng)平均吞吐量對比圖?？梢钥闯觯S著信用中斷概 率的遞增，我們所提方案和注水法方案系統(tǒng)吞吐量不斷升高，絕對信用方案的吞吐量始終 保持不變。原因在于越小的信用中斷概率S代表著越嚴(yán)格的信用約束，而絕對信用方案的信 用控制與S無關(guān)。
[0130]圖4是信用隊列長度累計概率函數(shù)分布(CDF)圖?？梢钥闯?，我們所提方案的信用 中斷概率接近接近理論值10-3,誤差在可容忍范圍之內(nèi)，且我們所提方案的分布曲線更加的 均勻，能夠?qū)崿F(xiàn)資源的更佳利用。
【主權(quán)項】
1. D2D網(wǎng)絡(luò)中社會信用驅(qū)動的功率自適應(yīng)方法，其特征在于，該D2D網(wǎng)絡(luò)包括一個基站 b、D2D用戶發(fā)送端山和D2D用戶接收端CbW及一個蜂窩用戶C，包括W下步驟： 1. D2D網(wǎng)絡(luò)傳輸中，D2D用戶和蜂窩用戶互相干擾，D2D用戶的發(fā)送功率需滿足干擾要求 及自身設(shè)備的限制要求； 2. D2D服務(wù)請求方需要向D2D服務(wù)接受方支付一定的信用，每次D2D傳輸時，確定信用的 消耗值與獲得值； 3) 采用隊列模型對信用的動態(tài)變化進(jìn)行建模，基于漸進(jìn)排隊理論和反向隊列技術(shù)分析 用戶的信用需求； 4) 在滿足用戶的物理通信需求和信用需求的同時，W最大化吞吐量為目標(biāo)進(jìn)行功率自 適應(yīng)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的D2D網(wǎng)絡(luò)中社會信用驅(qū)動的功率自適應(yīng)方法，其特征在于，步 驟1)的具體要求為：1- 1 )D2D鏈路的信號傳輸模型為： (1) 其中，Pc是峰巧用廠的化化功畢，丫 用戶的可調(diào)發(fā)送功率，n為加性高斯白噪 聲，其功率譜密度為n〇，hi,j為節(jié)點i與節(jié)點j間信道增益，且滿足咕二片.苗，di,j為節(jié)點 i與節(jié)點j間的距離，a為路徑損耗指數(shù)，ho為小尺度衰落且服從瑞利分布，ho~CN(0，1); D2D發(fā)送功率受限于平均功率家,為描述方便，4,且滿足： E 山(2) 其C)，定義為參考SINR，反映信道衰落和干擾，y(丫）為歸一化發(fā) 送功率，No為噪聲功率，且No = n〇W，W為系統(tǒng)帶寬；1 - 9 ^責(zé)化陪略窩錯隙的TF貨補(bǔ)倍-n 9 n鏈路對蜂窩鏈路的干擾受限，即 (丫）滿足： (3) f能超過最大值Pmax,即滿足： (4) J.個艮促化W UZUIMJ巧? T1"工S1曰化!沁動的功率自適應(yīng)方法，其特征在于，步 驟2)中信用的消耗與獲得函數(shù)定義為： 2- 1)信用的消耗值依賴于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，定義信用消耗值f(d)為數(shù)據(jù)量d的函數(shù)養(yǎng)據(jù)香農(nóng)定義，D2D鏈路的最大傳輸速率為： 則時隙T 重函數(shù)為：巧） 2- 2)不^ 是獨立的，平穩(wěn)且服從二項 分布，即 (7) 其中，n表示用戶獲得信用的強(qiáng)度，I-P表示獲得信用的概率。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的D2D網(wǎng)絡(luò)中社會信用驅(qū)動的功率自適應(yīng)方法，其特征在于，步 驟3)中，具體包括W下步驟： 3- 1)采用隊列模型描述信用的動態(tài)變化，用戶的信用C[t]在連續(xù)兩個周期內(nèi)的變化如 下： C[t+1] =min{max{C[t]+Cin[t]-C〇ut[t] ,0} ,Cmax } ( 8 ) 其中，Cin[t]代表第t個時刻的信用獲得，是隊列的到達(dá)過程;Cwt[t]代表第t個時刻的 信用輸出，是隊列的離開過程，同時規(guī)定C[t]不能超過某一個口限Cmax; 3-2)用戶為了防止自己需要請求D2D協(xié)助時沒有足夠的信用，往往要保障自身的信用 值高于某一個設(shè)定的口限Cth, W避免突發(fā)事件，其中用戶的信用控制需滿足W下條件： Pr{C[t]<Cth}<5 (9) 即信用中斷發(fā)生的概率必須被控制在某一口限S之下； 3-3)引入反向隊列轉(zhuǎn)換技術(shù)，倒置Cin[t]和C〇ut[t]的角色：用信用消耗過程C〇ut[t]表示 到達(dá)過程，代表信用支出預(yù)算;信用獲得函數(shù)Cin[t]表達(dá)隊列離開過程，代表預(yù)算的實施，同 時定義隊列長運爵到一個穩(wěn)定隊列系統(tǒng)，其中信用約束轉(zhuǎn)變?yōu)椋? Pr{Q[t]>Cmax-Cth}<5 (10) 3-4)基于大偏差理論的統(tǒng)計理論漸進(jìn)分析，一個到達(dá)過程和離開過程不相關(guān)的穩(wěn)定排 隊系統(tǒng)，隊列長度分布近似為指數(shù)分布，即(11) 其中各是滿足方程W(0) = (6(0)的解，其中，W (0)被稱為到達(dá)過程的有效帶寬，運里是 到反向隊列到達(dá)過程Cout[t]的函數(shù)；(6(0)被稱為有效容量，運里是到反向隊列離開程Cin [t]的函數(shù);w(0)和(6(0)的數(shù)學(xué)定義式為：(12) 依據(jù)公式（ [據(jù)大偏差理論，在給定^的情況 下，為了實現(xiàn)信用中斷概率的限制，有效帶寬需要高于有效容量，因此，需要滿足下面的條 件：利用拉格朗日乘子法求解該優(yōu)化問題，構(gòu)造拉格朗日函數(shù)如下： (13)5.根據(jù)權(quán) 驅(qū)動的功率自適應(yīng)方法，其特征在于，步 驟4)構(gòu)造優(yōu)化 04) 應(yīng)用Cin[t ^為^下凸優(yōu)化問題： (巧其中，()=則)(所入0為相應(yīng)限制條件的拉格朗日乘子，P(丫）為丫的概率密度函數(shù);根 據(jù)K KT條件，最優(yōu)解滿足下面的公式： i在給定拉格朗日乘子A，0的條件下，最優(yōu)功率策略可W由二分法或牛頓迭代法得到，其 中拉格朗日乘子A，防I過隨機(jī)次梯度發(fā)迭代捜索獲得。
【文檔編號】H04B17/391GK105916197SQ201610394938
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】杜清河, 朱雪杰, 任品毅, 王熠晨
【申請人】西安交通大學(xué)