毫米波技術(shù)和D2D通信都是未來5G通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。這兩項技術(shù)進行結(jié)合,可以滿足用戶對于高傳輸速率和優(yōu)良用戶體驗的需求。然而,隨著用戶設(shè)備數(shù)量和設(shè)備種類的急劇增加,在有限范圍內(nèi)會存在大量設(shè)備,這將導(dǎo)致復(fù)雜的干擾狀況。因此,如何科學(xué)有效地表征干擾狀況,并高效合理地對通信鏈路進行管理,以最優(yōu)化系統(tǒng)的傳輸速率,降低干擾,成為了這種通信方式能否廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一。本文基于圖論和最優(yōu)化理論,結(jié)合毫米波D2D通信的特性,從降低旁瓣干擾和減少天線異構(gòu)的不利影響出發(fā),研究毫米波D2D場景下的資源分配問題。具體研究內(nèi)容如下:(1)首先,探討了5G通信中亟待解決的關(guān)鍵性問題,總結(jié)了當(dāng)前通信的現(xiàn)狀和主要問題。指出毫米波技術(shù)和D2D通信的特點,以及兩種技術(shù)相結(jié)合對于解決頻譜飽和問題,卸載基站流量的重要意義。同時,總結(jié)了與毫米波D2D相關(guān)的資源分配方案,而適用于此場景的策略較少,結(jié)合毫米波技術(shù)和D2D通信的特點,指出進一步優(yōu)化該場景系統(tǒng)性能的研究難點,并提出研究方向。(2)其次,針對毫米波D2D網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備高密度分布的特點,設(shè)計旁瓣干擾降低資源分配算法。通過分析毫米波的傳輸特性,評估毫米波的主瓣和旁瓣對系統(tǒng)干擾的不同影響,在克服主瓣干擾的基礎(chǔ)上,進一步提出可降低旁瓣干擾的資源分配算法。結(jié)合毫米波的空間稀疏性,該算法引入了采用時間和空間劃分的調(diào)度方案。同時,重新定義了D2D通信對并發(fā)傳輸?shù)臈l件。一方面,通過專有區(qū)域和接收功率來判斷沖突狀態(tài),而不是僅僅通過距離和角度。另一方面,對沖突矩陣的表達進行修改,引入新的數(shù)值來代表潛在的旁瓣干擾。為了量化通信對之間的干擾程度,引入了名為決策閾值的參數(shù),它由潛在干擾功率之和與理論接收功率之比來定義。(3)最后,針對毫米波D2D網(wǎng)絡(luò)的天線異構(gòu)性,設(shè)計異構(gòu)天線陣列聯(lián)合資源分配算法。為了研究天線異構(gòu)性對系統(tǒng)性能的影響,對比了現(xiàn)有天線增益模型,分析毫米波天線增益模型的滾降特性,篩選得到與真實場景最匹配的模型。基于此模型,將發(fā)射角度視為可以調(diào)整和分配的因子,認(rèn)為可以通過犧牲目標(biāo)鏈路的一部分的傳輸速率來大大減少對其他鏈路的干擾。對干擾圖進行了優(yōu)化,設(shè)計了三種屬性值,用以表示網(wǎng)絡(luò)的初始值和解集合等。隨后給出時隙和傳輸角度聯(lián)合資源分配最優(yōu)化問題,旨在最大化系統(tǒng)總吞吐量,通過劃分簇和虛擬簇的方式,在簇的內(nèi)部通過貪婪算法得到局部最優(yōu)解,從而得到該優(yōu)化問題的近似最優(yōu)解。
【學(xué)位單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.5
【部分圖文】：

郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第一章 成電路的研究進展，包括芯片上和封裝內(nèi)天線、射頻（RF）功率放大器（PA）、低噪（LNA）、壓控振蕩器（VCO）、混頻器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）等都為毫米波頻段的鋪平了道路[4]。還有一些標(biāo)準(zhǔn)定義用于室內(nèi)無線個域網(wǎng)（WPAN）或無線局域網(wǎng)（WLA ECMA387，IEEE802.15.3c，IEEE802.11ad 和 IEEE802.11ay�，F(xiàn)在已經(jīng)有研究提出小區(qū)網(wǎng)絡(luò)下面的毫米波頻帶中密集地部署小小區(qū)以改善網(wǎng)絡(luò)容量，并且這種部署已來無線通信系統(tǒng)十分有前景的候選方式。隨著 5G 時代數(shù)百萬個基站和數(shù)十億連接現(xiàn)，毫米波通信系統(tǒng)的干擾管理或吞吐量優(yōu)化成為一個需要研究的關(guān)鍵問題。圖 1[5]中在測試平臺中搭建的場景，其擴展了蜂窩設(shè)置，增加了額外的 60 GHz 鏈路，太網(wǎng)將其連接到筆記本電腦充當(dāng) eNodeB，實驗證明這種傳輸方案可行。

京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第二章 相關(guān)背景知識介紹沖突模型無線網(wǎng)絡(luò)中存在兩種類型的傳輸沖突，即主要沖突和次要沖突。共享一個公共端節(jié)點的條鏈路不能被分配到同一時隙當(dāng)中去，因為公共節(jié)點不能同時發(fā)送或接收兩條鏈路的信]。如圖 2.1（a-c）所示，這種情況稱為主要沖突。如果接收機處于其他鏈路發(fā)射機的通信內(nèi)，接收機將受到發(fā)射機的影響，這種情況稱為二次沖突，可以描述為圖 2.1（d）。

圖 2.2 雙向連接部署架構(gòu)5G 關(guān)鍵技術(shù)概述首要的關(guān)鍵技術(shù)是增加通信帶寬�，F(xiàn)在的移動通信系統(tǒng)一般部署在 6 GHz 以下（大 3GHz），然而這個頻段的利用率已經(jīng)接近飽和，因此考慮在波長更短的波段尋找可，例如在厘米和毫米波段，而且在高頻波段利于實現(xiàn)高量級的寬載波帶寬，這可以數(shù)據(jù)傳輸速率。在 5G 系統(tǒng)中將微波頻段和毫米波頻段結(jié)合起來使用，使用微波頻用戶流量和控制平面信令，在毫米波頻段承載用戶流量（如圖 2.2 所示）。其次，討論位于基站的大規(guī)模天線陣列[50]。當(dāng)采用了高頻頻段來進行傳輸，天線的得到有效的控制，因此可以在基站部署大規(guī)模天線陣列[51]。大規(guī)模天線陣列的優(yōu)點分的利用空間進行復(fù)用，從而增加天線增益。當(dāng)基站在毫米波段進行傳輸，通常使24 之間數(shù)量的天線。天線由以二維陣列排列的交叉極化元件組成，也可以由組成子

【參考文獻】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 榮濤;D2D通信技術(shù)研究[D];南京郵電大學(xué);2013年

本文編號：2820341