5G中基于穷举搜索的D2D资源分配算法
发布时间：2021-02-22 13:35
D2D（device to device）作为5G通信的核心技术,在满足用户通信需求与提高用户连通数量等方面具有至关重要的作用。针对传统复用算法的系统中断概率过高和用户资源消耗较大的问题,提出一种基于穷举搜索的D2D资源分配算法。该算法引入穷举搜索法初步确定用户发射功率;同时参考蜂窝与D2D用户状态以确定复用组合;应用调整功率步骤降低中断概率。仿真结果表明,小蜂窝用户数时基于穷举搜索的D2D资源分配算法相比于传统算法,在多D2D用户数情况下的连通概率平均提高了15.7%,用户资源消耗平均降低了10.5%。
【文章来源】：计算机应用研究. 2019,36(11)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
2D系统复用模型2基于穷举搜索的D2D资源分配算法
时统计结果来看，引入调整功率步骤的NESM在连通性能相比ESM，通信成功概率平均提高了15．7%。图3展示了含有30个蜂窝用户时的通信成功概率。可以看出引入调整功率的NESM与ESM均出现了成功概率下降，趋势与小用户数(蜂窝用户为10个)时是一致的，但当D2D对用户数达到最大蜂窝用户数时成功概率为0．513，相比于小用户数(概率为0．714)时概率出现了下降。图2不同D2D用户数时的连通率图3大用户数时的连通率图4展示了系统中D2D用户对数达到了最大的蜂窝用户数时的连通概率。可以看出随着系统中最大蜂窝用户数的上升，连通概率有下降趋势，所以NESM在小用户数时性能较好。从仿真中可看出连通性能会随着系统中最大用户数的上升而下降。但NESM相比于未引入调整功率的ESM连通性能仍具有较大提升空间。图5对比了不同算法的蜂窝与D2D用户发射功率的平均值。引入了调整功率步骤的NESM相比ESM，在保持较高连通率的情况下可以使发射功率更小，使功率平均降低了10．5%。这是因为调整功率步骤的初始值设置为最低功率，使被改变的复用组合的发射功率可以迭代至达到满足QoS要求的最低发射功率值。图4D2D与蜂窝用户数相等时的连通率图5蜂窝与D2D用户的平均发射功率图6展示了NESM的不同功率间隔γ的平均连通率对比。在不同的功率间隔中可以看出，γ的数值越低，其中断概率越低，复用连通概率就越高。这是因为γ越小，执行的迭代次数就越多，能得到的功率值就越多，获得合适的发射功率的可能性就越大。图7展示了ESM与NESM的平均吞吐量对比，可以看出，随着D2D对用
孀畔低持凶畲笥没??纳仙??下降。但NESM相比于未引入调整功率的ESM连通性能仍具有较大提升空间。图5对比了不同算法的蜂窝与D2D用户发射功率的平均值。引入了调整功率步骤的NESM相比ESM，在保持较高连通率的情况下可以使发射功率更小，使功率平均降低了10．5%。这是因为调整功率步骤的初始值设置为最低功率，使被改变的复用组合的发射功率可以迭代至达到满足QoS要求的最低发射功率值。图4D2D与蜂窝用户数相等时的连通率图5蜂窝与D2D用户的平均发射功率图6展示了NESM的不同功率间隔γ的平均连通率对比。在不同的功率间隔中可以看出，γ的数值越低，其中断概率越低，复用连通概率就越高。这是因为γ越小，执行的迭代次数就越多，能得到的功率值就越多，获得合适的发射功率的可能性就越大。图7展示了ESM与NESM的平均吞吐量对比，可以看出，随着D2D对用户数的提升，两种算法在平均吞吐量上均有提升。但是NESM在复用对数越来越高时的上升幅度没有ESM快，这是因为NESM是基于降低中断概率为目标设计的，在降低中断概率时降低了发射功率，而发射功率影响终端接收信噪比，进而影响系统平均吞吐量。图6平均连通概率与γ的关系图7不同算法的平均吞吐量4结束语基于穷举搜索的D2D资源分配算法引入了功率控制模块，在降低系统中断概率方面具有良好的性能，而且随着发射功率的降低也降低了用户能源消耗。相比于传统方法，新型穷举功率控制算法在保持通信用户满足QoS的条件下，达到了更高的系统连通率与更低的用户发射功率。由于新型穷举功率控制算法使用用户信噪比矩阵进行判断，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于能效的D2D通信系统的干扰协调与资源优化[J]. 韦世红,黄祥,王伟超. 计算机应用研究. 2018(07)
[2]面向5G通信网的D2D技术综述[J]. 钱志鸿,王雪. 通信学报. 2016(07)
[3]引入D2D通信的蜂窝网上行资源分配算法[J]. 程永生,朱江,林孝康. 电子与信息学报. 2014(12)
本文编号：3046071
【文章来源】：计算机应用研究. 2019,36(11)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
2D系统复用模型2基于穷举搜索的D2D资源分配算法
时统计结果来看，引入调整功率步骤的NESM在连通性能相比ESM，通信成功概率平均提高了15．7%。图3展示了含有30个蜂窝用户时的通信成功概率。可以看出引入调整功率的NESM与ESM均出现了成功概率下降，趋势与小用户数(蜂窝用户为10个)时是一致的，但当D2D对用户数达到最大蜂窝用户数时成功概率为0．513，相比于小用户数(概率为0．714)时概率出现了下降。图2不同D2D用户数时的连通率图3大用户数时的连通率图4展示了系统中D2D用户对数达到了最大的蜂窝用户数时的连通概率。可以看出随着系统中最大蜂窝用户数的上升，连通概率有下降趋势，所以NESM在小用户数时性能较好。从仿真中可看出连通性能会随着系统中最大用户数的上升而下降。但NESM相比于未引入调整功率的ESM连通性能仍具有较大提升空间。图5对比了不同算法的蜂窝与D2D用户发射功率的平均值。引入了调整功率步骤的NESM相比ESM，在保持较高连通率的情况下可以使发射功率更小，使功率平均降低了10．5%。这是因为调整功率步骤的初始值设置为最低功率，使被改变的复用组合的发射功率可以迭代至达到满足QoS要求的最低发射功率值。图4D2D与蜂窝用户数相等时的连通率图5蜂窝与D2D用户的平均发射功率图6展示了NESM的不同功率间隔γ的平均连通率对比。在不同的功率间隔中可以看出，γ的数值越低，其中断概率越低，复用连通概率就越高。这是因为γ越小，执行的迭代次数就越多，能得到的功率值就越多，获得合适的发射功率的可能性就越大。图7展示了ESM与NESM的平均吞吐量对比，可以看出，随着D2D对用
孀畔低持凶畲笥没??纳仙??下降。但NESM相比于未引入调整功率的ESM连通性能仍具有较大提升空间。图5对比了不同算法的蜂窝与D2D用户发射功率的平均值。引入了调整功率步骤的NESM相比ESM，在保持较高连通率的情况下可以使发射功率更小，使功率平均降低了10．5%。这是因为调整功率步骤的初始值设置为最低功率，使被改变的复用组合的发射功率可以迭代至达到满足QoS要求的最低发射功率值。图4D2D与蜂窝用户数相等时的连通率图5蜂窝与D2D用户的平均发射功率图6展示了NESM的不同功率间隔γ的平均连通率对比。在不同的功率间隔中可以看出，γ的数值越低，其中断概率越低，复用连通概率就越高。这是因为γ越小，执行的迭代次数就越多，能得到的功率值就越多，获得合适的发射功率的可能性就越大。图7展示了ESM与NESM的平均吞吐量对比，可以看出，随着D2D对用户数的提升，两种算法在平均吞吐量上均有提升。但是NESM在复用对数越来越高时的上升幅度没有ESM快，这是因为NESM是基于降低中断概率为目标设计的，在降低中断概率时降低了发射功率，而发射功率影响终端接收信噪比，进而影响系统平均吞吐量。图6平均连通概率与γ的关系图7不同算法的平均吞吐量4结束语基于穷举搜索的D2D资源分配算法引入了功率控制模块，在降低系统中断概率方面具有良好的性能，而且随着发射功率的降低也降低了用户能源消耗。相比于传统方法，新型穷举功率控制算法在保持通信用户满足QoS的条件下，达到了更高的系统连通率与更低的用户发射功率。由于新型穷举功率控制算法使用用户信噪比矩阵进行判断，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于能效的D2D通信系统的干扰协调与资源优化[J]. 韦世红,黄祥,王伟超. 计算机应用研究. 2018(07)
[2]面向5G通信网的D2D技术综述[J]. 钱志鸿,王雪. 通信学报. 2016(07)
[3]引入D2D通信的蜂窝网上行资源分配算法[J]. 程永生,朱江,林孝康. 电子与信息学报. 2014(12)
本文编号：3046071
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