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申请/专利权人：南京信息工程大学

摘要：本发明公开了一种基于猎人猎物优化的D2D通信功率控制方法，涉及无线通信技术领域，采用一种猎人猎物优化算法进行求解，猎人猎物优化算法能够大大提高解决混合整数非线性规划问题的能力，猎人猎物种群元素是根据D2D发射功率边界随机产生的，随机选择猎人猎物且猎人围绕猎物作随机运动，所以陷入局部最优几率低，其次该算法以D2D平均发射功率为猎物来进行搜索，随着不断迭代猎人会自适应的减少与平均发射功率的距离，以保证算法的收敛性，且每次迭代猎人或者猎物会与当前最优解进行比较并更新，最后在优化过程中猎人会向最佳的猎物位置调整，同时会指引猎物到搜索空间中有希望逃生的位置，保证了搜索与开发之间的平衡。

主权项：1.一种基于猎人猎物优化的D2D通信功率控制方法，其特征在于，方法包括以下步骤：对D2D功率的控制变量和相关约束条件进行建模；所述建模的过程包括以下步骤：设置蜂窝用户最大发射功率为Pcmax，D2D用户产生最大干扰门限为Intermax，D2D通信用户最大发射功率为PDmax，最小发射功率为PDmin，DUE用户的最小信噪比为SINRDmin；设小区内有X个D2D通信用户对{DUET1，DUER1；DUET2，DUER2…DUETi，DUERi；DUETX，DUERX}，其中DUETi表示第i个D2D通信用户发射端，DUERi表示第i个D2D通信用户接收端，i由1到X，Y个蜂窝用户{CUE1,CUE2，…，CUEY}，系统所有用户的路损增益模型为：PR＝PsKd-α1其中K为路径损耗常数，α为路径损耗指数，d为用户间距离，Ps为发射功率，PR为接收功率；当第i对DUE用户复用第j个CUE用户频谱资源时，DUE用户对蜂窝用户产生的干扰为： PDi表示第i对DUE的发射功率，di,bs表示第i对DUE用户到基站的距离；CUE用户对DUE用户产生的干扰为： 其中Pcj表示第j个CUE用户的发射功率，di,j表示第j个CUE用户到第i对DUE用户接收端的距离；此时DUE用户的信噪比为： N0为高斯白噪声功率，此时，根据香农公式，第i个DUE用户的吞吐量为： 上式中B表示系统带宽，SINRDi表示第i对DUE用户的信噪比；分别对复用模式下D2D用户和蜂窝用户的吞吐量进行建模，以最大化D2D通信网络的吞吐量为目标，将D2D功率控制问题构建为混合整数非线性规划问题Φ；所述构建为混合整数非线性规划问题Φ的过程包括以下步骤： 式6是系统总吞吐量计算公式，前半部分是D2D用户的吞吐量，后半部分是蜂窝用户的吞吐量；di表示第i对D2D用户之间的距离，i从1到X，表示第i对D2D用户，dj,bs表示第j个蜂窝用户到基站的距离，j从1到Y，表示第j个蜂窝用户；式7是D2D发射功率上下边界；式8表示D2D用户的信噪比下限；式9是指D2D用户对蜂窝用户产生干扰上限；式10中所述表示一对DUE用户只能复用一个蜂窝用户并且一个蜂窝用户的资源只能被一对DUE用户复用，其中ηi,j是指第i对DUE用户复用第j个用户的频谱资源，为了避免D2D用户对之间的干扰，规定ηi,j＝1表示DUEi用户与CUEj用户共享频谱资源，否则ηi,j＝0；采用猎人猎物优化算法对混合整数非线性规划问题Φ进行求解，得到最优的D2D发射功率，进而实现系统用户吞吐量最大化和降低蜂窝用户干扰；所述得到最优的D2D发射功率的过程包括以下步骤：初始化参数，猎人猎物位置种群大小为nPop，最大迭代数为lmax，设定调节参数为β＝0.1；初始化猎人猎物种群HPO，其元素为D2D用户发射功率，并用目标函数对元素进行评估，其中Rtotal·为式6表示系统总吞吐量计算公式，Interc·为式2表示蜂窝用户受到的干扰，D2D通信用户的最大发射功率为PDmax，D2D通信用户的最小发射功率为PDmin，X表示D2D用户数，rand1表示0到1之间的一个随机数，PDji表示第j个种群第i个D2D用户的发射功率； Hj＝{PDj1,PDj2,...,PDji,...PDjX},i∈1,XPDji∈[PDmax,PDmin],PDji＝PDmin+rand1*PDmax-PDmin12通过对RtotalHPO进行排序得到系统总吞吐量最大值maxRtotal，它对应的位置为最优位置Hbest∈H1,HnPop，设当前迭代次数为l，引入平衡参数C和自适应参数Z，并且C值在迭代过程中从1减少到0.02，它们的计算公式如下所示： 若rand1＜β，则当前Hj被视为猎人，猎人向猎物移动，首先计算出所有元素的平均值即D2D平均发射功率随后计算出μ到Hj之间的欧几里得距离并进行排序得到Dist，选择距离D2D平均发射功率最大的Hj作为猎物Ppos，且Ppos＝DistKbest，其中Kbest＝roundC*nPop，于是猎人位置更新公式如下所示：Hnew＝Hj+0.5*[2*CZPpos-Hj+21-CZμ-Hj]15若rand1≥β，则当前Hj被视为猎物，猎物更新公式如下：Hnew＝Hbest+CZcos2π*r4*Hbest-Hj16其中r4＝-1+2*rand1，若RtotalHnew优于RtotalHbest且IntercHnew优于IntercHbest，则更新Hbest，然后不断迭代直至达到最大迭代次数，会得到一个最优的D2D发射功率。

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百度查询： 南京信息工程大学 一种基于猎人猎物优化的D2D通信功率控制方法