本文關鍵詞：蜂窩系統(tǒng)中D2D通信的能效分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著無線通信技術的飛速發(fā)展,尤其是智能手機的普及,吸引了越來越多的移動用戶。如何在有限的頻譜資源下提高頻譜利用率,支持更高傳輸速率、更高可靠性和更高服務質量的通信網(wǎng)絡成為未來無線通信一個重要的研究課題。同時,隨著全球環(huán)境問題的影響越來越嚴重,綠色通信也需要得到越來越多的重視,如何以最低的功率損耗獲得最大的吞吐量(即提高能效)也是我們面臨的一個重大問題。短距離內直接通信可以有效地提高系統(tǒng)的頻譜效率,其中設備對設備(D2D)的通信是短距離內直接通信的一個經典案例。盡管D2D通信可以有效地提高頻譜效率降低功率損耗,但是D2D用戶需要和小區(qū)用戶共享頻譜資源,這將導致D2D用戶和小區(qū)用戶之間存在嚴重的同頻干擾(CCI)。如果在多小區(qū)環(huán)境下,小區(qū)間的干擾也是不可避免的,尤其是小區(qū)邊緣區(qū)域用戶的干擾會造成系統(tǒng)的吞吐量下降,從而使系統(tǒng)的能效降低。因此,本文將主要針對干擾的問題,提出解決方案以提高系統(tǒng)的能效。本文的主要內容將是在蜂窩網(wǎng)絡的D2D通信中,協(xié)調D2D用戶和小區(qū)用戶的CCI,以提高系統(tǒng)的吞吐量,從而提高系統(tǒng)的性能。首先,本文將介紹蜂窩系統(tǒng)下D2D通信的基本工作原理以及單小區(qū)蜂窩系統(tǒng)中D2D用戶在三種不同的工作模式下的能效分析。在單小區(qū)蜂窩系統(tǒng)中,由于D2D用戶和小區(qū)用戶共享頻譜資源而導致的CCI問題,可以采用功率分配機制協(xié)調D2D用戶和小區(qū)用戶之間的干擾的方式進行解決。由于D2D用戶和小區(qū)用戶的功率變化會影響彼此的能效,這是一個非獨立的事件。因此有必要聯(lián)合分析功率分配和整個系統(tǒng)的能效問題。因此,針對該聯(lián)合優(yōu)化問題本論文將采用非合作博弈理論,尋找納什均衡點,使得D2D用戶和小區(qū)用戶分別達到最優(yōu),從而提高系統(tǒng)的整體的能效。在多小區(qū)蜂窩系統(tǒng)中,存在嚴重的小區(qū)間干擾。采用部分頻譜復用(FFR)可以減小小區(qū)間干擾,但是采用該方法也有一個弊端,那就是小區(qū)邊緣區(qū)域會受到很大的干擾。針對這問題,本論文將提出一種小區(qū)邊緣區(qū)域的D2D通信的功率分配方案。在該方案中,小區(qū)邊緣區(qū)域的D2D用戶分別復用本小區(qū)分配給小區(qū)內部區(qū)域和小區(qū)外部區(qū)域的小區(qū)用戶的頻譜資源來有效地避免小區(qū)間的干擾,同時BS將利用已知的本小區(qū)信道狀態(tài)信息(CSI)并結合小區(qū)邊緣D2D用戶和小區(qū)用戶間干擾的特點,采用非合作博弈的思想,使小區(qū)用戶和D2D用戶分別達到能效的最優(yōu)化,從而提高系統(tǒng)的整體能效。本論文同時也考慮了針對單小區(qū)中一個小區(qū)用戶和多對D2D用戶之間共享頻譜資源的情況。在這種環(huán)境中優(yōu)化系統(tǒng)的能效時,不僅要優(yōu)化整體的能效,也必須保證能效最低的用戶的能效保持在一定的水平上,即所有用戶能效的差別不能特別大。因此,本文將提出一種能效公平性優(yōu)化算法,在保證用戶能效的差別小于某一閾值的前提下,使系統(tǒng)的能效最大化。
【關鍵詞】：蜂窩系統(tǒng) D2D通信 頻譜資源 能量效率 功率分配
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.53
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 英文縮寫對照表12-13
• 符號說明13-14
• 第一章 緒論14-19
• 1.1 研究背景及意義14-15
• 1.2 蜂窩系統(tǒng)中D2D通信的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3 本文的結構安排18-19
• 第二章 蜂窩系統(tǒng)中D2D通信的基本工作原理及能效分析19-30
• 2.1 蜂窩系統(tǒng)中D2D通信的基本工作原理19-22
• 2.1.1 蜂窩系統(tǒng)中D2D通信的簡介19-21
• 2.1.2 蜂窩系統(tǒng)中D2D通信的關鍵技術21-22
• 2.2 簡單蜂窩系統(tǒng)中D2D通信能效的研究22-27
• 2.2.1 系統(tǒng)模型22-23
• 2.2.2 能效分析23-27
• 2.3 仿真結果與分析27-29
• 2.3.1 仿真場景的設置27-28
• 2.3.2 仿真結果28-29
• 2.4 本章小結29-30
• 第三章 多小區(qū)單用戶場景下小區(qū)邊緣用戶的能效分析30-43
• 3.1 系統(tǒng)模型30-33
• 3.2 兩種功率分配場景下的能效分析33-37
• 3.2.1 小區(qū)邊緣的D2D用戶和小區(qū)內部區(qū)域的小區(qū)用戶共享頻譜資源33-35
• 3.2.2 小區(qū)邊緣的D2D用戶和小區(qū)外部區(qū)域的小區(qū)用戶共享頻譜資源35-37
• 3.3 仿真結果與分析37-42
• 3.3.1 小區(qū)邊緣的D2D用戶和小區(qū)內部區(qū)域的小區(qū)用戶共享頻譜資源37-40
• 3.3.2 小區(qū)邊緣的D2D用戶和小區(qū)外部區(qū)域的小區(qū)用戶共享頻譜資源40-42
• 3.4 本章小結42-43
• 第四章 單小區(qū)多用戶D2D通信的能效分析43-55
• 4.1 系統(tǒng)模型43-45
• 4.2 能效分析45-51
• 4.2.1 問題描述45-48
• 4.2.2 算法分析48-51
• 4.3 仿真結果與分析51-54
• 4.3.1 仿真場景的設置51-52
• 4.3.2 仿真結果52-54
• 4.4 本章小結54-55
• 第五章 總結展望55-57
• 參考文獻57-63
• 致謝63-64
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文64-65
• 附件65

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  本文關鍵詞：蜂窩系統(tǒng)中D2D通信的能效分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：446370