【摘要】：移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和移動設(shè)備史無前例的爆炸式增長,給移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)帶來了巨大挑戰(zhàn),這些挑戰(zhàn)和威脅卻又推動著傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的變革。允許終端之間不需經(jīng)過基站而直接通信的終端直通(Device-to-Device,D2D)通信技術(shù)的提出,徹底改變了傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理模式,在一定程度上緩解了蜂窩網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān),并且能夠有效提高頻譜利用率、增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量和容量、降低終端能耗和傳輸時(shí)延等。事實(shí)上,終端設(shè)備是由人所持有,而人又組建了展現(xiàn)出穩(wěn)定社會結(jié)構(gòu)和規(guī)律的社交網(wǎng)絡(luò)�；诖�,將社交網(wǎng)絡(luò)引入D2D通信,挖掘并利用社交網(wǎng)絡(luò)中用戶的社交關(guān)系、行為和規(guī)律來輔助解決D2D通信關(guān)鍵問題是具有非常重要研究價(jià)值的新途徑。因此,基于社交網(wǎng)絡(luò)中用戶的社交信任、內(nèi)容選擇偏好和滿意度等,本文對D2D通信的資源分配問題展開了研究,具體內(nèi)容主要包括:1)研究了基于社交信任的D2D通信設(shè)備資源和功率資源分配問題。利用社交信任,給出社交感知的最優(yōu)能效中繼設(shè)備分配算法。該算法通過三元組閉合模型挖掘移動用戶間隱藏的社交信任關(guān)系,從而確保更多的用戶愿意加入到D2D協(xié)作通信中。同時(shí),所給算法聯(lián)合考慮社交網(wǎng)絡(luò)和物理網(wǎng)絡(luò)約束決定最優(yōu)中繼設(shè)備。進(jìn)一步地,基于博弈論以降低能量消耗和干擾為目標(biāo)研究最優(yōu)化問題。在博弈中,社交距離被作為懲罰系數(shù)分布式的控制D2D通信的發(fā)送功率�；趯�(shí)際社交網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的仿真表明,相較于其它中繼設(shè)備分配算法,所給算法能夠獲得顯著的性能增益。2)研究了基于內(nèi)容偏好的D2D通信設(shè)備資源和信道及功率資源分配問題。綜合考慮社交網(wǎng)絡(luò)和物理網(wǎng)絡(luò),給出內(nèi)容偏好的最優(yōu)化D2D設(shè)備對匹配和信道及功率資源分配算法。將狄利克雷過程建模的用戶選擇相似內(nèi)容的概率,作為約束和加權(quán)因子,分別用于表示社交網(wǎng)絡(luò)特性對D2D對匹配和資源分配的影響。在下行蜂窩資源分配中,將D2D對和蜂窩用戶的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,QoS)需求考慮在內(nèi),以最大化總加權(quán)數(shù)據(jù)速率為目標(biāo),建立資源分配的混合整數(shù)非線性規(guī)劃問題(Mixed Integer Nonlinear Programming,MINLP),并利用一對一穩(wěn)定匹配算法求得優(yōu)化的資源分配結(jié)果。進(jìn)一步地,驗(yàn)證了所給D2D對匹配和信道資源分配算法的穩(wěn)定性、最優(yōu)性和復(fù)雜度。仿真結(jié)果表明,所給算法能明顯提高D2D通信的對匹配成功率和數(shù)據(jù)速率。3)研究了基于滿意度的D2D通信信道資源和功率資源分配問題。在社交網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容偏好模型基礎(chǔ)上,給出聯(lián)合滿意信道資源分配和功率資源分配的迭代資源分配算法。以確保各D2D對QoS和最大化總D2D對加權(quán)數(shù)據(jù)速率為目標(biāo),將信道分配和功率分配的聯(lián)合優(yōu)化問題建模為混合整數(shù)非線性規(guī)劃問題。將該問題拆分為兩個(gè)子問題,分別給出考慮用戶滿意度的多對一穩(wěn)定資源匹配算法和Stackelberg博弈的功率控制算法進(jìn)行求解。最后,給出聯(lián)合這兩個(gè)算法的迭代資源分配算法,實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化目標(biāo)的聯(lián)合求解。進(jìn)一步地,分析了所給算法在穩(wěn)定性、最優(yōu)性和復(fù)雜度方面的理論特性。通過對比所給算法在不同場景下的不同性能指標(biāo),驗(yàn)證了算法的有效性和優(yōu)越性。
【圖文】：

圖 1.3 各章節(jié)關(guān)系結(jié)構(gòu)Fig.1.3 Positionality of the chapters論文共分為六章，，各章節(jié)之間的關(guān)系結(jié)構(gòu)如圖 1.3 所示，具體組織結(jié)構(gòu)安排如下：第一章緒論，介紹了論文的研究背景及意義，針對目前 D2D 通信在設(shè)備資源分配、信道資源分配和功率資源分配三個(gè)方面的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了討論，并闡述了論文主要研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)安排。第二章相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)，簡要介紹了 D2D 通信基礎(chǔ)，包括 D2D 通信技術(shù)原理、D2D 通信干擾分析、D2D 協(xié)作通信和 D2D 通信博弈論模型。另外，還對社交網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論進(jìn)行了簡單闡述，包括社交網(wǎng)絡(luò)分層模型、社交網(wǎng)絡(luò)基本參數(shù)和狄利克雷過程。第三章基于社交信任的 D2D 通信資源分配算法。綜合考慮社交網(wǎng)絡(luò)和物理網(wǎng)絡(luò)，以物理網(wǎng)絡(luò)的相遇情況和社交網(wǎng)絡(luò)的社交信任為約束，決定中繼設(shè)備的最佳備選集。同時(shí)利用博弈理論以最小化干擾并最大化能量效率為目標(biāo)，對 D2D 用戶

同時(shí)因其較高的頻譜利用率和能量效率等優(yōu)勢吸引了關(guān)注，然而頻譜利用率的提升是以引入同頻干擾為代價(jià)的。因此，D 通信的干擾情況，利用設(shè)備、信道和功率等資源的合理分配方法改能是值得探討的。 D2D 通信技術(shù)原理2D 通信可以被看作是自組織網(wǎng)絡(luò)和集中式網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。D2D 對可以路徑，并且也可以自組織的操作控制或者部分、完全由基站進(jìn)行操作，由于 D2D 通信的自組織性，它能夠很容易地與可利用有前景的技協(xié)作通信、認(rèn)知無線電等，從而進(jìn)一步地提升其在頻譜利用率等方一方面，在基站的控制操作輔助下，通過恰當(dāng)?shù)馁Y源分配和干擾管理夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能的最優(yōu)化。D2D 通信的自組織方式通信和基站控制如圖 2.1 所示。
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.5

【參考文獻(xiàn)】

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1 李銘洋;樊治平;;考慮雙方主體心理行為的穩(wěn)定雙邊匹配方法[J];系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐;2014年10期

2 李銘洋;樊治平;樂琦;;考慮穩(wěn)定匹配條件的一對多雙邊匹配決策方法[J];系統(tǒng)工程學(xué)報(bào);2013年04期

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1 馬蓓;D2D通信中的資源管理與干擾協(xié)調(diào)策略研究[D];西安電子科技大學(xué);2016年

本文編號：2603636