多优先级用户D2D通信模式选择算法研究

发布时间：2020-03-19 04:16

【摘要】：随着无线技术的飞速发展以及智能设备的不断普及,用户对服务质量要求不断增高,无线接入技术的性能朝着更大密度、更高速率和更低时延的方向发展,同时蜂窝移动通信网络中无线频谱资源匮乏、通信设备接入困难以及通信速率不够高等问题也日益加剧。作为5G的关键技术之一,设备到设备间(Device-to-Device,D2D)通信是指一定距离范围内的设备不经过基站中转而直接通信的技术。该技术具有提高频谱效率、减轻基站负载、提升用户速率、减小能量损耗和减小端到端时延等特点,因此D2D技术受到了学术界和工业界的广泛关注。论文主要研究了D2D通信的模式选择和资源分配算法。首先提出一个基于地理位置的离线信道状态信息模型来存储离线的信道状态数据,以用来预估链路的信干噪比和数据速率。然后基于上述离线信道状态信息模型,论文提出了在满足各用户最小数据速率的前提下最大化用户和速率的优化问题来为系统内用户做出模式选择和资源分配决策。论文提出利用差分进化算法来求解此优化问题。首先对解向量进行编码来减小向量维数,然后利用惩罚函数法对约束条件进行处理,将该约束优化函数转化为相应的无约束适应度函数,最后分配合适的变异算子对该问题进行快速寻优。考虑到系统中用户的多优先级,在对系统中用户进行模式选择和资源分配时,论文还考虑了优先级和公平性。首先将业务优先级和用户优先级映射为综合优先级因子控制用户的信干噪比及速率,并利用对数效用函数来控制用户间公平性。此外本文引入了满意度函数以代入Jain指标函数中来评估用户对算法所做决策的满意度。仿真结果表明,考虑贴近实际应用的场景,在增大系统和速率方面,本文提出的基于离线信道模型下的模式选择和资源分配算法优于传统的基于路径损耗的算法,当考虑优先级和公平性后,本文所提的算法能使用户达到更高的满意度。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5

【参考文献】