本文關鍵詞：多帶蜂窩網(wǎng)中D2D中繼通信的中斷性能研究

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【摘要】：處于演進過程中的第五代(5G)無線網(wǎng)絡可克服現(xiàn)有4G無線網(wǎng)絡的缺點,5G無線網(wǎng)絡可達到更高數(shù)據(jù)傳輸速率、更優(yōu)端到端性能、更好的熱點區(qū)域用戶覆蓋和密集區(qū)域更低時延覆蓋、更低功耗和更低成本等等。5G多帶架構(gòu)可能含有宏蜂窩小區(qū)、各種小蜂窩(small cell)、無線中繼和終端直通(D2D,Device-to-Device)網(wǎng),以滿足不同業(yè)務QoS需求。因此,D2D技術正成為了當前的一種5G研究熱點。有關研究表明,在蜂窩網(wǎng)絡中引入D2D通信技術,可以提升小區(qū)吞吐量性能。本文重點研究蜂窩網(wǎng)絡的D2D中繼系統(tǒng),分別針對單中繼和多中繼場景,提出了針對了中斷性能提升方法。針對單中繼場景,本文在最基本D2D中繼模型基礎上,提出將基站作為雙向放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼輔助D2D用戶進行通信,從而使直接鏈路和中繼鏈路相結(jié)合,D2D用戶能在兩個不同時隙內(nèi)接收到目標信號。在分析中斷概率時,本文僅考慮蜂窩用戶對D2D用戶的干擾,得到D2D鏈路中斷概率的精確公式和高信噪比時的近似形式。并且以中斷概率最小為目標,提出了一種最優(yōu)功率分配方案。仿真結(jié)果表明,所提的策略能夠明顯地提升D2D中繼系統(tǒng)的性能,最優(yōu)功率分配方案性能優(yōu)于等功率分配。為了進一步增強D2D中繼鏈路的中斷性能,本文提出將基站作為雙向解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼輔助的D2D通信方案。首先,通過考慮中繼接收功率是否相等,分為對稱和非對稱兩種情況。并由理論分析得到了中斷概率的精確表達式。其次,通過假設蜂窩用戶遠離D2D鏈路,噪聲影響可以忽略,得到中斷概率的下限形式。仿真結(jié)果不僅證實了相比傳統(tǒng)D2D傳輸,基站作為DF中繼策略的中斷概率明顯減小,還表明了當信噪比處于較小范圍時,該策略性能優(yōu)于放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼。針對多中繼場景,本文提出一個簡單的理論框架分析D2D通信系統(tǒng)的性能,并兼顧蜂窩用戶的中斷概率。通過考慮D2D用戶與蜂窩用戶之間的同信道干擾,將系統(tǒng)分為共享上行和下行鏈路頻帶兩種情況,同時對D2D和蜂窩鏈路的中斷概率理論表達式行了分析。然后,基于最小化中斷概率為目標,本文提出了一種最短路徑路由(SPR)算法。仿真結(jié)果驗證了中斷概率理論分析的準確性,同時表明了共享不同頻譜資源時,D2D鏈路與蜂窩鏈路中斷性能的變化趨勢。
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5

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本文編號：1232507