异构无线网络中D2D协作通信策略研究

发布时间：2020-03-29 06:17

【摘要】：随着无线通信网络走进千家万户,社会信息化水平得到不断提高,但日益增长的无线通信业务和用户却加剧了有限频谱资源的匮乏程度,在异构网络(Heterogeneous Network,Het-Net)框架内引入协作机制促进多种网络技术的融合与协同工作,将可以有效整合网络资源,为用户带来更佳的服务体验。针对宏基站负载过高导致部分宏用户的业务请求无法得到及时响应的问题,本文通过部署小小区(Small Cell)基站来增强宏蜂窝边缘地区的网络覆盖能力,并在此异构网络中提出了宏蜂窝和小小区之间基于D2D(Device-to-Device)通信为宏用户提供接入转移的协作策略,旨在借助D2D节点的协作为宏用户接入相应小小区提供可能,进而减少宏用户业务响应时间,在改善用户体验的同时缓解网络内的业务拥塞。网络中节点的自私性会阻碍其参与协作的积极性,这将对网络性能造成损害。本文针对D2D节点的自私行为设计协作中继激励机制,引入Stackelberg博弈对宏基站和D2D节点间一主多从的博弈关系进行建模,分别建立宏基站成本函数和D2D节点效用函数来衡量二者效益,并证明了该模型下均衡点的存在性。在多个小小区并存的条件下,基于成本最小原则选择出目的小小区供宏用户接入。通过仿真表明所提策略能够对D2D节点施以有效激励,同时为宏基站负载分流提供途径。此外,针对宏用户隐私业务的安全需求引入了协作干扰(Cooperative Jamming,CJ)技术,在协作中继基础上提出了联合协作干扰激励机制和小小区选择机制的安全协作策略。首先基于契约论对经过等级划分的备选协作干扰节点(Jammer)和宏基站之间的最优契约组合进行求解,据此得出各小小区内最优协作干扰节点对应的协作干扰功率,再将其运用到多个小小区对宏用户接入权的竞争中,以拍卖博弈为工具求解各小小区的最优竞价,最终由用户选择出使其效用最大的小小区进行接入。通过仿真表明所提安全协作策略能够在保证节点参与协作干扰积极性的同时实现用户隐私业务的安全传输,并将宏基站负载卸载至小小区,进而均衡网络整体的负载分布状况。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5

【参考文献】