發(fā)布時(shí)間：2020-06-19 00:08

【摘要】：下含D2D蜂窩網(wǎng)(DUCN)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。簡單而言,是將端到端直接通信技術(shù)(D2D)引入蜂窩網(wǎng),通過信道復(fù)用,為蜂窩(CE)鏈路和D2D鏈路統(tǒng)籌分配授權(quán)頻段資源。這樣,一方面,提高了頻譜使用效率,另一方面迎合了物聯(lián)網(wǎng)(IoT)等技術(shù)引發(fā)的本地通信需求劇增的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)DUCN開展有效的資源分配算法研究,不僅可以有效控制同道干擾水平,而且能提升網(wǎng)絡(luò)多種性能。移動(dòng)通信網(wǎng)頻帶持續(xù)增寬、速率持續(xù)增加的發(fā)展特點(diǎn),與有限的頻譜資源之間的矛盾,決定了蜂窩小區(qū)用戶密度持續(xù)增加的客觀規(guī)律。因此,本文重點(diǎn)研究了DUCN密集用戶蜂窩小區(qū)的資源分配問題。1.提出一種基于二部超圖的信道分配算法。針對(duì)多條鏈路可以復(fù)用同信道的應(yīng)用場景,首先將資源分配問題歸結(jié)為以最大化系統(tǒng)和速率為優(yōu)化目標(biāo)的整數(shù)規(guī)劃問題。為求解該NP-hard問題,首先引出二部超圖的概念,其次建立二部超圖邊的感知比較構(gòu)造法則,最后提出基于二部超圖的鏈路匹配算法。仿真結(jié)果表明,與二部圖算法相比,所提算法在同等條件下可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)頻譜效率提升40b/s/Hz左右,系統(tǒng)容量提升0.5倍左右。2.針對(duì)最多允許一條CE鏈路和一條D2D鏈路同時(shí)共占信道的應(yīng)用場景,基于有向加權(quán)二部圖設(shè)計(jì)一種低復(fù)雜度的信道分配算法。首先將以最大化系統(tǒng)和速率為優(yōu)化目標(biāo)的資源分配問題歸結(jié)為整數(shù)規(guī)劃問題�？紤]到干擾是決定兩條鏈路能否共用信道的決定因素,將最優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為以最小化干擾鏈路信道增益為目標(biāo)的問題。該問題可看作“一對(duì)一雙向偏好”最優(yōu)匹配問題。為求解該問題,引出有向加權(quán)二部圖及相關(guān)概念,相應(yīng)地對(duì)所求問題進(jìn)行“一次建模、兩步轉(zhuǎn)化”,最終轉(zhuǎn)化成了可用加權(quán)二部圖求解的形式。為了降低尋找最優(yōu)匹配的難度,提出一種貪婪算法,該算法復(fù)雜度僅為O(n)。仿真表明,與加權(quán)二部圖算法相比,所提算法不僅復(fù)雜度下降兩個(gè)數(shù)量級(jí),而且在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)吞吐量與容量等性能比加權(quán)二部圖算法略優(yōu)。3.研究了以共道鏈路間傳輸速率公平性為目標(biāo)的功率控制問題。首先將建立的系統(tǒng)模型歸結(jié)為以系統(tǒng)和速率最大化為目標(biāo)的聯(lián)合優(yōu)化問題。為了降低求解該問題的難度,將問題解耦為信道分配和功率控制兩個(gè)子問題。在假設(shè)已得到最優(yōu)鏈路匹配集合的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究功率控制問題,分別得出基于公平性原理的最佳發(fā)射功率的閉式解、基于系統(tǒng)吞吐量最大化的最佳發(fā)射功率的有限搜索域,以及滿足公平性前提下基于系統(tǒng)吞吐量最大化的最佳發(fā)射功率的有限搜索域。仿真結(jié)果表明,所得結(jié)論有助于提升共道鏈路傳輸速率的公平性。
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN929.5
【圖文】：

D2D會(huì)話建立與釋

DUCN同道干擾關(guān)系圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2720023