本文選題：設(shè)備直通通信 + 節(jié)能優(yōu)化�。� 參考：《西安郵電大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：隨著局域應(yīng)用和智能終端的不斷涌現(xiàn),近距離移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)迅速增多,隨之而來的是移動設(shè)備消耗網(wǎng)絡(luò)流量的驟增,這迫使運營商們面臨著移動通信網(wǎng)絡(luò)終端能耗、小區(qū)覆蓋率、頻譜和能量效率等性能方面的大幅度提升。此時對設(shè)備直通通信(Device-to-Device Communication, D2D)的重視迅速升溫,因為大量研究表明D2D通信作為5G系統(tǒng)的一項關(guān)鍵技術(shù),具有充分解決這些問題的潛在優(yōu)勢。D2D通信能夠充分利用近距離通信設(shè)備對之間良好的信道環(huán)境,允許鄰近用戶終端之間通過復(fù)用傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)頻帶資源直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和信息交換,而不需要使用中心節(jié)點基站的中繼。這不但可以減少基站的負(fù)荷、提高頻帶利用率,而且可以增大網(wǎng)絡(luò)容量、擴大小區(qū)覆蓋范圍,同時降低終端能耗和通信時延進(jìn)而提升用戶體驗。然而,D2D通信復(fù)用傳統(tǒng)蜂窩通信的網(wǎng)絡(luò)資源卻可能給現(xiàn)存的蜂窩鏈路帶來嚴(yán)重的同頻干擾,因此,需要設(shè)計合理的無線資源分配方案來使這種干擾可控以便充分發(fā)掘D2D通信的優(yōu)勢。針對上述問題,本文主要設(shè)計了兩種不同場景下D2D鏈路復(fù)用蜂窩網(wǎng)絡(luò)上行鏈路的無線資源分配方案進(jìn)行多個系統(tǒng)目標(biāo)性能的優(yōu)化。具體工作分為兩部分：第一部分,在單信道對應(yīng)單鏈路場景下提出聯(lián)合功率控制和信道分配的資源分配方案來完整的考慮系統(tǒng)各整體性能指標(biāo),所涉及的優(yōu)化目標(biāo)包括：終端總能耗、系統(tǒng)頻帶利用率、終端總能效、接入鏈路數(shù)目和最差接入鏈路性能這5個系統(tǒng)核心性能指標(biāo),與此同時保證所有接入鏈路的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service, QoS)需求。該方案分兩步實現(xiàn)：第一步,在對單條D2D鏈路進(jìn)行可行性檢測的基礎(chǔ)上,通過功率控制得出能耗、吞吐量和能效的最優(yōu)值以及對應(yīng)兩類鏈路各自的最優(yōu)發(fā)射功率；第二步基于功率優(yōu)化的反饋信息進(jìn)行信道資源的優(yōu)化,對前四個優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化可以等價于二分圖最大權(quán)值匹配問題,借助匈牙利算法解出最優(yōu)解；對目標(biāo)最大化最差接入鏈路速率的優(yōu)化問題,借助瓶頸分配問題進(jìn)行建模,并聯(lián)合門限調(diào)整和增廣路徑搜索算法得到最終信道分配最優(yōu)解。第二部分,繼續(xù)研究基于單條D2D鏈路可以復(fù)用多條連續(xù)的LTE-Advanced上行鏈路場景,采用聯(lián)合功率控制和信道分配的資源分配機制來優(yōu)化D2D鏈路的多個性能目標(biāo),主要包括總吞吐量、能耗和接入鏈路數(shù)目,并保證傳統(tǒng)蜂窩鏈路的最低QoS需求。該方案仍然分為兩步：底層功率控制部分考慮給定信道組合下三個優(yōu)化目標(biāo)的最優(yōu)解,證明了原問題屬于凸優(yōu)化,繼而利用Karush-Kuhn-Tucker條件分析得到最優(yōu)解；基于功率優(yōu)化的結(jié)果,上層的信道分配部分等價于整數(shù)線性規(guī)劃問題,一般意義下屬于NP-hard難題,因此我們提出基于組合拍賣的分配機制來實現(xiàn)性能與復(fù)雜度之間的折中。最后,通過仿真對比觀察和分析了各個優(yōu)化目標(biāo)之間的折中關(guān)系,驗證了所提聯(lián)合資源分配機制的有效性,并充分展示了聯(lián)合無線資源分配的優(yōu)勢。
[Abstract]:This paper mainly designs the radio resource allocation scheme of D2D link multiplexing cellular network uplink under two different scenarios to improve user experience .
the second step optimizes the channel resources based on the feedback information of the power optimization , and the optimization of the first four optimization targets can be equivalent to the problem of matching the maximum weight value of the dichotomy graph , and the optimal solution is solved by means of the Hungarian algorithm ;
In the second part , we continue to study the multiple performance targets of D2D link based on single D2D link , including total throughput , energy consumption and number of access links , and guarantee the minimum QoS requirement of traditional cellular link .
Based on the results of power optimization , the channel allocation part of the upper layer is equivalent to the integer linear programming problem , which is a NP - hard problem in the general sense . Therefore , we propose the distribution mechanism based on the combined auction to realize the compromise between performance and complexity . Finally , through simulation , the trade - in relation among the optimization targets is observed and analyzed , the effectiveness of the proposed joint resource allocation mechanism is verified , and the advantage of the joint radio resource allocation is fully demonstrated .

【學(xué)位授予單位】：西安郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5

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本文編號：1893179