本文關(guān)鍵詞：移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)中D2D通信資源分配算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展,越來越多的移動設(shè)備出現(xiàn)在日常生活中,人們對數(shù)據(jù)流量的需求日漸增加。然而,移動通信的無線頻譜資源是有限的,我們當(dāng)前面臨著嚴(yán)重的頻譜匱乏問題,提高頻譜資源利用率已成為無線資源管理中的一個重要研究課題。為了解決這一問題,人們提出了蜂窩網(wǎng)絡(luò)中D2D(Device-to-device)通信的概念。大量研究結(jié)果表明,蜂窩網(wǎng)絡(luò)中D2D通信可以增大系統(tǒng)容量、提升頻譜資源利用率和減小小區(qū)基站(BS, Base Station)的負(fù)載。然而,這也會造成蜂窩通信鏈路與D2D通信鏈路之間的相互干擾。因此,設(shè)計高效的D2D通信資源分配算法成為蜂窩網(wǎng)絡(luò)D2D通信研究中的一個重要內(nèi)容。本碩士學(xué)位論文研究蜂窩網(wǎng)絡(luò)中D2D通信的無線頻譜資源分配問題。針對不同的網(wǎng)絡(luò)場景與應(yīng)用情況,論文提出了三種不同的D2D通信頻譜資源分配算法,即系統(tǒng)容量最大化的資源分配算法CORAL、綜合考慮系統(tǒng)容量與系統(tǒng)公平性的資源分配算法ACORAL、基于圖論著色原理的資源分配算法GOAL。論文首先提出了一種系統(tǒng)容量最大化的資源分配算法CORAL。該算法考慮的是一種一般性的單小區(qū)場景,即系統(tǒng)內(nèi)的所有移動用戶都隨機分布在小區(qū)內(nèi),且蜂窩用戶數(shù)目遠(yuǎn)大于D2D通信對數(shù)目。為了最大化系統(tǒng)容量,CORAL算法首先針對每個D2D通信對引入了CORE區(qū)域的概念,以確定每個D2D通信對可進(jìn)行資源共享的候選蜂窩用戶集。而后,CORAL算法基于每個D2D通信對的CORE區(qū)域采用了創(chuàng)新的兩步分配法,它不僅能夠保證每個D2D通信對能夠分配到至少一個蜂窩用戶的頻譜資源,同時還能夠降低系統(tǒng)的開銷、減小兩種通信鏈路之間的干擾并增大系統(tǒng)容量。仿真結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的隨機資源分配算法相比,CORAL算法能夠獲得更大的系統(tǒng)容量與更小的蜂窩用戶容量損失；同時,與貪婪資源分配算法相比,CORAL算法能夠通過犧牲較小的系統(tǒng)容量獲得很小的蜂窩用戶容量損失。針對CORAL算法在移動用戶分布不均勻時具有較差的公平性問題,論文進(jìn)一步提出了綜合考慮系統(tǒng)容量與公平性的CORAL改進(jìn)算法ACORAL。與CORAL算法相同,該算法也采用兩步分配法;而與CORAL算法不同的是,ACORAL算法為系統(tǒng)中的每個D2D通信對設(shè)置可共享的最大蜂窩用戶頻譜資源數(shù)目閾值,以提升其公平性。仿真結(jié)果表明,不管在移動用戶分布均勻還是不均勻的場景下,與CORAL算法相比,ACORAL算法都是以犧牲系統(tǒng)容量為代價來換取較好的公平性,而在移動用戶分布不均勻的場景下,ACORAL算法相比于CORAL算法表現(xiàn)出來更大的優(yōu)勢。此外,考慮到一種較為特殊的單小區(qū)場景,即系統(tǒng)內(nèi)的D2D通信對數(shù)目大于蜂窩用戶數(shù)的場景,論文提出了一種基于圖論著色原理的資源分配算法GOAL。該算法首先根據(jù)實際拓?fù)浣⑵鹨粋�圖,其中將系統(tǒng)中的D2D通信對視為頂點,將系統(tǒng)中的蜂窩用戶視為顏色。然后提出了D2D通信對之間的干擾可忽略距離(INS, Interference Negligible Distance)與針對每個蜂窩用戶的基于信干比(SIR, Signal to Interference Ratio)的限制區(qū)域(SLA, SIR-based Limited Area)的概念,以確定出可以共享相同蜂窩用戶頻譜資源的D2D通信對集合與不能和特定蜂窩用戶共享頻譜資源的D2D通信對集合。仿真結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的隨機資源分配方法相比,GOAL算法可以大幅度增大系統(tǒng)容量與提高頻譜資源利用率。
【關(guān)鍵詞】：D2D通信 資源分配 系統(tǒng)容量 公平性 圖論著色 蜂窩網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.53
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 論文的主要工作13-14
• 1.4 論文的章節(jié)安排14-16
• 第二章 蜂窩網(wǎng)絡(luò)中D2D通信概述16-26
• 2.1 D2D通信的概念與關(guān)鍵技術(shù)16-19
• 2.2 D2D通信的會話建立流程19-20
• 2.3 D2D通信與蜂窩通信的無線資源使用模式20-22
• 2.3.1 D2D通信無線資源專用模式20
• 2.3.2 D2D通信無線資源共享模式20-22
• 2.3.3 D2D通信無線資源專用與共享模式比較22
• 2.4 D2D通信的應(yīng)用與優(yōu)缺點22-23
• 2.5 本章小節(jié)23-26
• 第三章 系統(tǒng)容量最大化的資源分配算法CORAL26-40
• 3.1 引言26
• 3.2 系統(tǒng)模型與信道模型26-29
• 3.3 CORAL算法建模29-31
• 3.4 系統(tǒng)容量增益導(dǎo)向的限制區(qū)域CORE31-32
• 3.5 CORAL算法描述32-34
• 3.6 性能評估34-37
• 3.6.1 仿真場景及參數(shù)設(shè)定35
• 3.6.2 仿真結(jié)果與性能分析35-37
• 3.7 本章小結(jié)37-40
• 第四章 綜合考慮系統(tǒng)容量與公平性的資源分配算法40-50
• 4.1 引言40-41
• 4.2 ACORAL算法思想41-43
• 4.3 ACORAL算法描述43-44
• 4.4 性能評價44-48
• 4.4.1 仿真場景及參數(shù)設(shè)定45
• 4.4.2 仿真結(jié)果及性能分析45-48
• 4.5 本章小結(jié)48-50
• 第五章 基于圖論著色原理的資源分配算法GOAL50-64
• 5.1 引言50
• 5.2 系統(tǒng)模型與信道模型50-53
• 5.3 GOAL算法描述53-58
• 5.3.1 圖的建立53-54
• 5.3.2 干擾可忽略距離INS54-55
• 5.3.3 基于信干比的限制區(qū)域SLA55-56
• 5.3.4 GOAL算法56-58
• 5.4 性能評價58-63
• 5.4.1 仿真場景及參數(shù)設(shè)定59-60
• 5.4.2 仿真結(jié)果及性能分析60-63
• 5.5 本章小結(jié)63-64
• 第六章 總結(jié)與展望64-66
• 碩士期間發(fā)表論文及參與科研項目66-68
• 致謝68-70
• 參考文獻(xiàn)70-73

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  本文關(guān)鍵詞：移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)中D2D通信資源分配算法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：374208