50、高效节能的功率控制与资源分配方案

高效节能的功率控制与资源分配方案

在当今的通信网络中，设备到设备（D2D）通信作为一种新兴的通信模式，具有降低传输功率、提高数据速率等优势。然而，如何在保证蜂窝用户（CU）最低数据速率的前提下，最大化D2D用户的能源效率（EE），并优化功率和子信道分配，是一个亟待解决的问题。本文将深入探讨这一问题，并提出相应的解决方案。

1. 问题描述

在D2D通信系统中，我们需要考虑多个因素来优化能源效率。首先，根据香农容量公式，可得到归一化后的可实现数据速率：
[
\begin{align }
R_{l}^{cm}(p, x) &= \log_2(1 + SINR_{l}^{cm}(p, x))\
R_{l}^{dn}(p, x) &= \log_2(1 + SINR_{l}^{dn}(p, x))
\end{align }
]
其中，$R_{l}^{cm}(p, x)$ 表示第 $m$ 个CU在第 $l$ 个子信道上的可实现数据速率，$R_{l}^{dn}(p, x)$ 表示第 $n$ 个D2D用户在第 $l$ 个子信道上的可实现数据速率。

第 $n$ 个D2D用户的总功耗包括两部分：传输功率和电路功率，可表示为：
[
P_{dn}^{total}(p_d, x) = \frac{1}{\eta} \sum_{l \in L} x_{n}^{l} p_{dn}^{l} + 2P_{cir}
]
其中，$0 < \eta < 1$ 是反映功率放大器损耗补偿的因子，$P_{cir}$ 是电路功率，与辐射功率无关，由D2D用户发射机和接收