【摘要】：近年來(lái)人們對(duì)無(wú)線移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的需求呈指數(shù)上升,但是由于基礎(chǔ)設(shè)施部署的局限性、頻譜資源短缺等因素,移動(dòng)通信網(wǎng)面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn),其中最主要問(wèn)題是更大的容量和更多的連接用戶需求。本文面向5G的需求和應(yīng)用場(chǎng)景,考慮連接用戶數(shù)、系統(tǒng)吞吐量等多方面要求,研究了基于蜂窩網(wǎng)和NOMA的D2D資源分配方案。本文主要工作如下:首先,闡述了NOMA技術(shù)以及D2D通信的研究背景與意義,并分別針對(duì)NOMA技術(shù)和D2D技術(shù)做了國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析。簡(jiǎn)單介紹了NOMA的系統(tǒng)模型、基本原理、用到的關(guān)鍵技術(shù)、NOMA技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景及挑戰(zhàn)。概述了D2D技術(shù)的基本概念、設(shè)備的發(fā)現(xiàn)機(jī)制、資源分配方式、模式選擇。接著,在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中引入D2D技術(shù)用戶來(lái)提高頻譜利用率和系統(tǒng)的整體通信容量,考慮到復(fù)用蜂窩網(wǎng)絡(luò)頻譜資源帶來(lái)的干擾問(wèn)題,通過(guò)建立通信系統(tǒng)模型研究系統(tǒng)的線性規(guī)劃問(wèn)題,提出一種資源分配算法來(lái)分配通信資源,先通過(guò)遍歷D2D對(duì)用戶與蜂窩用戶之間的干擾矩陣找到最小干擾值,分配復(fù)用資源給滿足條件D2D對(duì)用戶,復(fù)用資源分配完成后為剩余的D2D對(duì)用戶分配專用通信資源。仿真結(jié)果表明,所提算法在降低算法復(fù)雜度的基礎(chǔ)上顯著地減小了D2D對(duì)用戶對(duì)蜂窩用戶的干擾,且能夠極大程度地增加D2D對(duì)用戶的數(shù)量。最后,將NOMA技術(shù)和D2D技術(shù)相結(jié)合,考慮蜂窩系統(tǒng)頻譜利用率和系統(tǒng)整體通信容量的問(wèn)題,建立了基于NOMA技術(shù)的D2D用戶組通信模型。基于所考慮的模型,以蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總速率最大為優(yōu)化目標(biāo),先利用加權(quán)二部圖算法提出一種有效的資源分配方案,然后將功率分配因子轉(zhuǎn)為未知量為每個(gè)D2D用戶組進(jìn)行功率分配。仿真結(jié)果表明,提出的方案能夠很大程度增加D2D用戶組數(shù)量、提高蜂窩系統(tǒng)總速率。
【圖文】：

路徑損耗模型/dB噪聲功率譜密度/(dBm/Hz)D2D 對(duì)用戶的 SINR 閾值/dB蜂窩用戶的 SINR 閾值/dBD2D 對(duì)用戶之間最大距離/m仿真次數(shù)128.1+37.6lg(d)-1281.82.65010000果分析算法、貪心算法、隨機(jī)算法進(jìn)行仿真，，仿真結(jié)果見(jiàn)圖 3.7、圖基站干擾閾值與系統(tǒng)允許通信的 D2D 對(duì)數(shù)之間的關(guān)系�？梢源螅试S通信的 D2D 對(duì)數(shù)也逐漸增加。當(dāng)基站干擾閾值達(dá)到許最大值。

圖 3.8 不同算法下平均每對(duì) D2D 造成的干擾了不同算法下基站干擾閾值與平均每對(duì) D2D 用戶造成干擾之間的2D 對(duì)用戶產(chǎn)生的干擾值隨著基站干擾值的增大而增大。因?yàn)殡S著用戶的發(fā)射功率也在增大，從而造成的干擾也增大。從圖中觀察-120dBm 時(shí)，所提算法中每個(gè) D2D 對(duì)用戶產(chǎn)生的干擾不再增大。 D2D 對(duì)數(shù)在基站干擾閾值達(dá)到-120dBm 時(shí)達(dá)到最大，之后盡管基2D 對(duì)數(shù)卻不再增加，所以造成的干擾值是固定的不再增加。在基貪心算法的干擾值達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。隨機(jī)算法產(chǎn)生的干擾值一直在分配通信資源，D2D 對(duì)用戶和蜂窩用戶隨機(jī)獲取通信資源，這導(dǎo)產(chǎn)生的干擾無(wú)法達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，因而干擾值一直在增加。通的算法造成的干擾明顯比其他兩種算法低。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN929.5

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本文編號(hào)：2656318