本文關(guān)鍵詞：基于SCMA的D2D系統(tǒng)中無線資源管理研究

  更多相關(guān)文章： 稀疏碼多址接入 端到端通信 資源分配 聯(lián)盟博弈

【摘要】：隨著通信業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展,當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的承載容量還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)有設(shè)備的海量需求。為了更加高效的利用帶寬資源,3GPP提議將D2D通信(Device-to-Device communication)作為一種底層通信方式加入到蜂窩網(wǎng)絡(luò)中；5G無線技術(shù)也將會(huì)在新的無線接入技術(shù)以及演進(jìn)的現(xiàn)有無線技術(shù)基礎(chǔ)上完成。本文正是在上述背景下研究基于稀疏碼多址(Sparse Code Multiple Access, SCMA)技術(shù)的D2D通信中資源分配及優(yōu)化的問題。首先,本論文介紹了SCMA的基本技術(shù),包括碼本設(shè)計(jì)及復(fù)用、競爭傳輸單元(Contention Transmission Unit, CTU)定義、用戶與CTU映射機(jī)制以及競爭傳輸機(jī)制。碼本設(shè)計(jì)方面考慮SCMA本身稀疏性的特點(diǎn),參考低密度信號(Low-density Signature,LDS)的擴(kuò)頻方法,與正交幅度調(diào)制(Quadrature Amplitude Modulation, QAM)映射結(jié)合在一起產(chǎn)生新的復(fù)數(shù)系數(shù)向量集合。SCMA借助多維星座來進(jìn)行編碼,產(chǎn)生多維碼本來代替QAM調(diào)制和LDS擴(kuò)頻。此外,還介紹了SCMA中通過碼本來實(shí)現(xiàn)資源復(fù)用的方法以及新的資源塊概念：CTU。與傳統(tǒng)時(shí)頻資源塊相比,CTU多出了碼本和導(dǎo)頻兩個(gè)維度。通過設(shè)計(jì)映射規(guī)則將用戶和CTU進(jìn)行映射,并考慮利用競爭退避重傳機(jī)制以降低用戶產(chǎn)生碰撞的概率,提高整個(gè)系統(tǒng)的傳輸效率。接下來,本論文研究了在已知信道條件下進(jìn)行D2D資源分配優(yōu)化的方法。針對D2D用戶對接入控制和資源優(yōu)化的問題,利用分布式方法進(jìn)行三步求解：第一步,設(shè)計(jì)D2D用戶接入準(zhǔn)則,限定蜂窩用戶和D2D用戶的最大發(fā)射功率和最低信干噪比(SINR)要求,通過不等式的求解將該D2D用戶對是否接入網(wǎng)絡(luò)的判定簡化為蜂窩用戶和D2D用戶對之間的距離,并找到該距離閾值的分段函數(shù)；第二步,對復(fù)用信道進(jìn)行功率分配,借助凸優(yōu)化的邊界理論將三種不同可行域情況下的最優(yōu)功率點(diǎn)分別求出,實(shí)現(xiàn)最優(yōu)功率分配；第三步,根據(jù)功率分配進(jìn)行最終最優(yōu)信道分配,求出此時(shí)D2D用戶接入后的總吞吐量增量,借助圖論中的加權(quán)二部圖算法,利用基于匈牙利算法的KM算法求解,為每一個(gè)接入的D2D用戶對找到最優(yōu)的信道。最后,本論文基于聯(lián)盟博弈理論研究了SCMA下行D2D資源分配方案。在保證蜂窩用戶及D2D用戶QoS需求的前提下,構(gòu)建了基于SCMA的系統(tǒng)和速率最大的目標(biāo)函數(shù),利用聯(lián)盟博弈理論將D2D用戶分配到各個(gè)SCMA層中,利用拉格朗日對偶分解方法求解各聯(lián)盟內(nèi)成員的最優(yōu)功率,實(shí)現(xiàn)通過最大化各聯(lián)盟的效用而使得聯(lián)盟內(nèi)各成員的效用最大化。通過仿真對比在普通蜂窩系統(tǒng)(LTE為例)和SCMA下的系統(tǒng)和速率,可以發(fā)現(xiàn)SCMA技術(shù)對系統(tǒng)容量和性能提升有顯著效果,充分提升了頻譜利用效率；將聯(lián)盟博弈算法和貪婪選擇算法以及隨機(jī)選擇算法進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)聯(lián)盟博弈算法可以更好地提高系統(tǒng)和速率。
【關(guān)鍵詞】：稀疏碼多址接入 端到端通信 資源分配 聯(lián)盟博弈
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 緒論12-17
• 1.1 研究背景和意義12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 SCMA技術(shù)研究現(xiàn)狀13
• 1.2.2 D2D通信技術(shù)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 D2D通信資源分配研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 論文的章節(jié)安排16-17
• 第2章 稀疏碼多址接入技術(shù)17-26
• 2.1 SCMA碼本設(shè)計(jì)原理17-22
• 2.1.1 SCMA編碼器設(shè)計(jì)17-18
• 2.1.2 映射矩陣設(shè)計(jì)18-19
• 2.1.3 星座點(diǎn)和多維母星座19-22
• 2.1.4 星座函數(shù)變換22
• 2.2 CTU復(fù)用策略研究22-25
• 2.2.1 簡單的鏈接擴(kuò)展22-23
• 2.2.2 CTU資源塊定義23-24
• 2.2.3 競爭傳輸機(jī)制24-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第3章 D2D下的無線資源分配優(yōu)化方法26-42
• 3.1 D2D通信系統(tǒng)建模26-29
• 3.1.1 系統(tǒng)建模26-28
• 3.1.2 問題構(gòu)成28-29
• 3.2 D2D通信資源優(yōu)化求解29-38
• 3.2.1 D2D用戶接入準(zhǔn)則設(shè)計(jì)29-32
• 3.2.2 復(fù)用信道功率分配32-36
• 3.2.3 D2D用戶最優(yōu)信道最終分配36-38
• 3.3 仿真分析38-41
• 3.3.1 仿真參數(shù)設(shè)計(jì)38-39
• 3.3.2 仿真結(jié)果分析39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 SCMA下基于聯(lián)盟博弈的D2D資源分配方案42-53
• 4.1 系統(tǒng)建模與問題形成42-45
• 4.1.1 系統(tǒng)建模42-44
• 4.1.2 問題形成44-45
• 4.2 基于聯(lián)盟博弈的通信資源分配45-47
• 4.2.1 建立和速率目標(biāo)函數(shù)并求解45-46
• 4.2.2 匹配用戶與SCMA層46-47
• 4.3 仿真分析47-52
• 4.3.1 仿真參數(shù)設(shè)計(jì)47-48
• 4.3.2 仿真結(jié)果分析48-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 結(jié)束語53-55
• 致謝55-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文及科研成果61

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 曲曉飛,王眾嫭;一種新的多人資源分配理論——多目標(biāo)資源分配的協(xié)商對策[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);1989年04期

2 王慧;楊晨;張平;;移動(dòng)廣播融合網(wǎng)絡(luò)中的資源分配和定價(jià)模型[J];北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào);2008年04期

3 張林;胡若;;基于排隊(duì)機(jī)制下多代理的資源分配沖突處理[J];計(jì)算機(jī)工程;2008年15期

4 甘志輝;董淼;汪偉;朱瑞波;;多載波TD-HSDPA信道的資源分配[J];移動(dòng)通信;2008年Z1期

5 王U，

本文編號：761636