1.一种基于未授权频谱共享的共存方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:S1:建立WiFi系统干扰权重模型;
S2:计算D2D‑U用户的吞吐量;
S3:建立系统性能评估模型,构造评估函数Vp,ψ;
S4:构造子信道选择和功率分配两个子问题,求解优化问题Max(Vp,ψ)。
2.根据权利要求1所述的一种基于未授权频谱共享的共存方法,其特征在于:在步骤S1中,建立WiFi系统干扰权重模型,量化D2D‑U用户带来的系统性能下降。当D2D‑U用户占用未授权频段时会严重影响WiFi系统的性能,且与D2D‑U用户距离很近的WiFi用户无法访问被占用的频段。通过研究增加D2D‑U用户引起的干扰面积的变化构造WiFi系统干扰权重模型。
使用WiFi用户的干扰半径dW和D2D‑U用户的干扰半径dD来确定干扰面积S(其中,dW>dD),干扰面积与D2D‑U用户的数量及位置相关。用SD表示增加D2D通信对i后,与原有D2D通信对m构成的总干扰面积;SW表示D2D通信对m与WiFi用户k构成的总干扰面积。SD和SW分别为:其中, 和 为重叠部分的面积,dm,i为D2D通信对之间的距离,dk,m为D2D通信对和WiFi用户之间的距离。由此得到增加D2D通信对i对原有D2D通信对m的干扰权重函数fD,以及D2D通信对m对WiFi用户k产生的干扰权重函数fW:
3.根据权利要求2所述的一种基于未授权频谱共享的共存方法,其特征在于:在步骤S2中,计算D2D‑U用户的吞吐量。将未授权频段分为N个带宽为BN的子信道,D2D‑U用户通过占用部分子信道进行通信。为描述对D2D通信对在个子信道上的分配情况,设置为未授权频段子信道分配矩阵。
在未授权子信道n上D2D通信对m的接收端信号噪声干扰比为:其中, 为任意一个子信道上D2D通信对m的发射端的发射功率。 和 分别为D2D2
通信对m和i的发射端到D2D通信对m的接收端的信道增益,σ为满足均值为0的高斯分布的噪声方差, 为WiFi系统对D2D接收端m的干扰。
由此得到在未授权频段子信道n上D2D‑U用户m的吞吐量为:Rm,n=BNlog2(1+SINRm,n)
4.根据权利要求3所述的一种基于未授权频谱共享的共存方法,其特征在于:在步骤S3中,建立系统性能评估模型。由于BS不包含D2D‑U用户对WiFi系统产生的干扰信息,且WiFi系统的吞吐量很难得到精确计算,所以引入干扰惩罚项Fm对WiFi系统性能进行评估:其中i∈{1,…,m‑1,m+1,…,M},k∈{1,2,…,K},sgn(·)为符号函数。依照D2D‑U用户的吞吐量和WiFi网络性能干扰惩罚项构造评估函数Vp,ψ对系统性能进行评估:其中p为D2D发射端发射功率的集合,μ≥0是WiFi网络的敏感度因子。
5.根据权利要求4所述的一种基于未授权频谱共享的共存方法,其特征在于:在步骤S4中,求解优化问题Max(Vp,ψ)。将提高系统性能的问题构造成求解系统评估函数Vp,ψ的最大值问题。将评估函数Vp,ψ作为目标函数,结合系统用户基本通信要求的约束,能够得到如下优化问题:
Max(Vp,ψ)
其中m取值为m∈{1,2,…,M},约束条件c1是为保证D2D通信对的数据速率要求,c2是功s
率约束条件, 为D2D用户m的最大发射功率,c3确保一个一个D2D通信对最多占用C个子d
信道,c4确保一个子信道最多被C个D2D通信对占用。
为降低优化问题Max(Vp,ψ)的计算复杂度,将其分解为两个子问题:子信道选择问题和功率分配问题。子信道选择问题构造成多对多双边匹配问题,解决了子信道选择问题后,对不同的D2D‑U用户对进行功率分配,最终寻得Vp,ψ的最大值。