本文選題：D2D通信 + 信道分配��； 參考：《鄭州大學》2017年碩士論文

【摘要】：隨著無線通信的發(fā)展,未來全球終端用戶數(shù)量呈現(xiàn)爆炸式的增長,用戶對移動寬帶的需求也會經(jīng)歷前所未有的上升。然而有限的無線頻譜資源成為限制現(xiàn)代移動通信技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問題,目前緩解無線頻譜資源匱乏的關(guān)鍵技術(shù)主要包括認知無線電技術(shù)、密集型網(wǎng)絡(luò)、D2D通信。其中D2D通信技術(shù)作為5G關(guān)鍵技術(shù)之一,允許相鄰用戶之間直接復用蜂窩小區(qū)資源近距離通信,從而達到提高頻譜資源利用率的目的。蜂窩網(wǎng)絡(luò)中引入D2D通信技術(shù),帶來好處的同時也存在著蜂窩用戶與D2D用戶之間的同頻干擾問題,一定程度上影響了頻譜利用率。目前國內(nèi)外研究主要圍繞D2D通信會話建立、模式選擇、資源分配、功率控制等方面來降低用戶間干擾,其中模式選擇和資源分配是解決干擾問題和提高頻譜資源利用率最有效的方式。因此,本文主要從模式選擇和資源分配兩個方面展開研究,最大限度的發(fā)揮D2D通信技術(shù)的優(yōu)勢。本論文的主要工作如下:1、針對蜂窩網(wǎng)絡(luò)專用模式下D2D用戶間的干擾問題,本文提出了一種專用子信道共享協(xié)議,并在此基礎(chǔ)上,提出了一種聯(lián)合子信道分配和功率分配的D2D通信資源分配方案�；谒岱桨感纬闪艘訢2D用戶和速率最大化為優(yōu)化目標,基于信道分配因子、D2D發(fā)射機功率、蜂窩用戶發(fā)射功率等參數(shù)的混合整數(shù)規(guī)劃問題。在該規(guī)劃問題中,基于貪婪算法實現(xiàn)子信道最優(yōu)分配、基于遺傳算法實現(xiàn)功率最優(yōu)分配。仿真結(jié)果顯示,本文提出的D2D通信資源分配方案能夠顯著提高D2D用戶的傳輸速率和整體頻譜利用率。2、在蜂窩用戶與D2D用戶共存的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,考慮到信道質(zhì)量對D2D用戶通信模式會產(chǎn)生不同影響,本文提出了基于信道增益比值的D2D通信模式選擇和資源分配方案。本方案根據(jù)信道增益比值的大小為D2D用戶分配通信模式,以D2D用戶和速率最大化為優(yōu)化目標,運用基于貪婪算法的子信道分配方案為不同模式的D2D用戶分配信道,并分別利用拉格朗日乘子法、二分法、遺傳算法為蜂窩信道、復用信道和專用信道上的D2D用戶進行功率分配。仿真結(jié)果表明,相對于復用模式,本文所提的基于信道增益比值的D2D通信模式選擇和資源分配的方案,可以更充分地利用頻譜和功率資源,進一步提升譜效和D2D用戶的和速率。
[Abstract]:With the development of wireless communication, the number of end users in the world will increase explosively in the future, and the demand for mobile broadband will also go through an unprecedented increase. However, limited wireless spectrum resources have become the key problem to limit the development of modern mobile communication technology. At present, the key technologies to alleviate the scarcity of wireless spectrum resources include cognitive radio technology and intensive network / D2D communication. As one of the key technologies of 5G, D2D communication technology allows the direct reuse of cellular cell resources between adjacent users for close communication, thus achieving the purpose of improving the efficiency of spectrum resources. The introduction of D2D communication technology in cellular networks not only brings benefits but also has the problem of co-frequency interference between cellular users and D2D users which to a certain extent affects the spectrum efficiency. At present, domestic and foreign studies mainly focus on D2D communication session establishment, mode selection, resource allocation, power control and other aspects to reduce user interference. Mode selection and resource allocation are the most effective ways to solve the problem of interference and improve the efficiency of spectrum resources. Therefore, this paper mainly studies from two aspects of mode selection and resource allocation to maximize the advantages of D2D communication technology. The main work of this thesis is as follows: 1. Aiming at the interference between D2D users in the dedicated cellular network, a special sub-channel sharing protocol is proposed in this paper. A D2D communication resource allocation scheme combining subchannel allocation and power allocation is proposed. Based on the proposed scheme, a mixed integer programming problem based on the parameters such as D2D user and rate maximization, D2D transmitter power and cellular user transmission power is proposed. In this planning problem, the optimal allocation of subchannels is realized based on greedy algorithm and the optimal allocation of power is realized based on genetic algorithm. The simulation results show that the proposed D2D communication resource allocation scheme can significantly improve the transmission rate and overall spectrum efficiency of D2D users in the network environment where the cellular users and the D2D users coexist. Considering the different influence of channel quality on D2D user communication mode, this paper proposes a D2D communication mode selection and resource allocation scheme based on channel gain ratio. According to the ratio of channel gain, the scheme allocates the communication mode for D2D users, takes the maximization of D2D users and rate as the optimization goal, and uses the greedy algorithm based subchannel allocation scheme to allocate channels for D2D users in different modes. The Lagrange multiplier method, dichotomy method and genetic algorithm are used to allocate power for D2D users in cellular channel, multiplexed channel and dedicated channel respectively. The simulation results show that the proposed scheme of D2D communication mode selection and resource allocation based on channel gain ratio can make full use of spectrum and power resources and further improve spectral efficiency and the sum rate of D2D users.
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN929.5

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本文編號：2059750