毫米波技術和D2D通信都是未來5G通信系統(tǒng)的關鍵技術。這兩項技術進行結合,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,隨著用戶設備數(shù)量和設備種類的急劇增加,在有限范圍內會存在大量設備,這將導致復雜的干擾狀況。因此,如何科學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用的關鍵問題之一。本文基于圖論和最優(yōu)化理論,結合毫米波D2D通信的特性,從降低旁瓣干擾和減少天線異構的不利影響出發(fā),研究毫米波D2D場景下的資源分配問題。具體研究內容如下:(1)首先,探討了5G通信中亟待解決的關鍵性問題,總結了當前通信的現(xiàn)狀和主要問題。指出毫米波技術和D2D通信的特點,以及兩種技術相結合對于解決頻譜飽和問題,卸載基站流量的重要意義。同時,總結了與毫米波D2D相關的資源分配方案,而適用于此場景的策略較少,結合毫米波技術和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網絡中設備高密度分布的特點,設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上,進一步提出可降低旁瓣干擾的資源分配算法。結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網絡的天線異構性,設計異構天線陣列聯(lián)合資源分配算法。為了研究天線異構性對系統(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�；诖四Ｐ�,將發(fā)射角度視為可以調整和分配的因子,認為可以通過犧牲目標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,設計了三種屬性值,用以表示網絡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。
【學位單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.5
【部分圖文】：

郵電大學碩士研究生學位論文 第一章 成電路的研究進展，包括芯片上和封裝內天線、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)轉換器（ADC）等都為毫米波頻段的鋪平了道路[4]。還有一些標準定義用于室內無線個域網（WPAN）或無線局域網（WLA ECMA387，IEEE802.15.3c，IEEE802.11ad 和 IEEE802.11ay�，F(xiàn)在已經有研究提出小區(qū)網絡下面的毫米波頻帶中密集地部署小小區(qū)以改善網絡容量，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，其擴展了蜂窩設置，增加了額外的 60 GHz 鏈路，太網將其連接到筆記本電腦充當 eNodeB，實驗證明這種傳輸方案可行。

京郵電大學碩士研究生學位論文 第二章 相關背景知識介紹沖突模型無線網絡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，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5G 關鍵技術概述首要的關鍵技術是增加通信帶寬�，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)據傳輸速率。在 5G 系統(tǒng)中將微波頻段和毫米波頻段結合起來使用，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用，從而增加天線增益。當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】

相關碩士學位論文 前1條

1 榮濤;D2D通信技術研究[D];南京郵電大學;2013年

本文編號：2820341