【摘要】：作為5G的關(guān)鍵技術(shù)之一,終端到終端(Device-to-Device,D2D)通信是一種不經(jīng)過基站轉(zhuǎn)發(fā)而直接進行數(shù)據(jù)通信的短距離通信技術(shù),在擴展蜂窩通信、應急通信、物聯(lián)網(wǎng)等方面具有廣泛應用前景。但在蜂窩網(wǎng)絡中引入D2D通信,復用蜂窩用戶信道會造成嚴重干擾,導致系統(tǒng)性能下降,影響用戶端設備電池使用壽命。因此,如何在復用信道的同時減少干擾、降低能耗,成為現(xiàn)階段研究的關(guān)鍵問題之一。論文針對蜂窩和D2D混合網(wǎng)絡,研究聯(lián)合功率控制和信道分配抑制干擾、提升系統(tǒng)能效的方法。主要內(nèi)容如下:(1)構(gòu)建混合網(wǎng)絡干擾模型,分析一對一、多對一復用場景中的干擾原理以及不同因素對系統(tǒng)性能的影響,研究抑制干擾提升能效的方法,并對現(xiàn)有功率控制算法和信道分配算法進行了對比分析。(2)針對在一對一復用場景下蜂窩用戶(Cellular User)與D2D用戶間存在干擾導致能效降低的問題,將資源分配問題劃分為功率控制和信道分配兩個子問題,提出基于Lambert W函數(shù)的功率分配算法和基于Gale-Shapley方法的信道匹配算法。首先,以最大化單個D2D用戶能效為目標,在滿足蜂窩用戶最低信干噪比條件下,利用Lambert W函數(shù)推導出功率分配閉合表達式。然后,利用得到的功率分配結(jié)果,以最大化蜂窩用戶信干噪比和D2D用戶能效為目標,基于Gale-Shapley婚姻匹配方法提出最大化能量效率的信道匹配算法,得到最優(yōu)資源分配方案。仿真結(jié)果表明,論文所提算法不僅能夠保證蜂窩用戶速率,而且能夠提升系統(tǒng)能效和D2D用戶性能。(3)針對引入多個D2D用戶復用同一個蜂窩用戶信道資源導致系統(tǒng)性能惡化的問題,考慮蜂窩用戶信干噪比要求,聯(lián)合功率控制和信道分配,提出一種基于迭代組合拍賣的資源分配算法。該算法以最大化系統(tǒng)能量效率為目標,把問題求解過程描述為迭代組合拍賣模型,將復用同一信道的D2D用戶作為資源包,基站作為拍賣者,蜂窩用戶作為競拍者。在滿足蜂窩用戶最低性能要求下,首先利用調(diào)整功率步進的方式獲得D2D用戶最佳功率分配值,并計算資源包報價。然后,拍賣者將資源包分配給報價最高的競拍者,通過迭代獲得最優(yōu)資源分配方案。仿真表明,論文所提算法保證了蜂窩用戶和D2D用戶的傳輸速率,有效地提升系統(tǒng)整體能效和傳輸速率。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5
【圖文】：

(a)蜂窩用戶受到干擾的情況 (b) D2D 用戶受到干擾的情況圖 2.4 蜂窩用戶和 D2D 用戶受到干擾的情況Fig 2.4 The interference of cellular users and D2D users(a)蜂窩用戶傳輸速率 (b) D2D 用戶傳輸速率圖 2.5 蜂窩用戶和 D2D 用戶傳輸速率示意圖

(a)蜂窩用戶傳輸速率 (b) D2D 用戶傳輸速率圖 2.5 蜂窩用戶和 D2D 用戶傳輸速率示意圖Fig 2.5 The rate of Cellular User and D2D User圖 2.4(a)給出了蜂窩用戶受到的不同位置上的 D2D 用戶的干擾圖，x 坐標和 y坐標表示 D2D 用戶的地理位置，z 坐標表示 D2D 在不同位置上對小區(qū)基站收到的蜂窩用戶信號的干擾。可以看出 D2D 用戶距離基站越遠，基站受到的干擾越��；距離基站越近，基站受到的干擾越大。圖 2.3(b)給出了不同位置上的 D2D 用戶受到蜂窩用戶的干擾圖。可以看到 D2D 用戶的位置距離蜂窩用戶發(fā)射端越遠，所受到的蜂窩用戶干擾越小；反之，干擾越大。圖 2.4(a)和圖 2.4(b)分別為蜂窩用戶傳輸速率和 D2D 用戶傳輸速率。對比圖2.3(a)和圖 2.4(a)可知，如果 D2D 用戶對蜂窩用戶產(chǎn)生的干擾越小，蜂窩用戶的傳輸速率就越大。對比圖 2.3(b)和圖 2.4(b)可知，如果蜂窩用戶帶給 D2D 用戶的干擾越小，D2D 用戶的傳輸速率越大。因此，合理的選擇與蜂窩用戶復用頻譜資源的

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 文凱;盧彥博;夏威;范文倩;;D2D通信資源調(diào)度研究現(xiàn)狀綜述[J];電視技術(shù);2015年22期

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本文編號：2766879