基于改進樽海鞘群算法的D2D通信系統能量效率研究①

黃 哲 楊永立 楊丹陽 毛 凱

(武漢科技大學信息科學與工程學院 武漢 430000)

0 引 言

隨著物聯網、大數據、云計算等互聯網技術的快速發展以及移動終端數量的劇烈增長，傳統蜂窩網絡所提供的傳輸速率、系統容量以及本地服務難以滿足現在的用戶需求。D2D(device-to-device)通信技術是在一定的距離范圍內用戶設備直接進行通信、不需要通過基站轉發的通信模式[1]。在蜂窩網絡中引入D2D通信技術，用戶設備間可以通過復用蜂窩資源的一個直通鏈路彼此傳輸數據，這樣可以提高頻譜利用率，擴大通信系統容量，提升通信系統性能，D2D技術已成為5G關鍵技術之一[2]。但是，D2D通信模式下D2D用戶通過復用蜂窩用戶頻譜資源進行通信，會帶來嚴重的同頻干擾，如果不能有效抑制同頻干擾，可能會降低頻譜利用率，降低通信系統性能，嚴重影響通信服務質量。

目前大量研究表明，良好的資源分配和功率控制策略可以有效地抑制同頻干擾、提高頻譜效率和降低系統能耗[3]，由于功率控制是一個非線性目標優化問題，現在越來越多的研究者將博弈論、貪婪算法等智能算法應用到資源分配和功率控制優化問題中。文獻[4]考慮上行鏈路和下行鏈路，提出了基于博弈論算法的D2D資源分配方案。文獻[5]提出了一種貪婪的啟發式資源分配算法，有效抑制了同頻干擾。文獻[6]以系統性能為目標，提出了最小化通信網絡設備總傳輸功率的優化策略，在保證用戶服務質量的同時，將干擾控制到一定范圍內。……