异构蜂窝网络中基于Gale-Shapley算法的D2D通信资源分配

发布时间：2020-05-09 15:17

【摘要】：随着通信技术的发展,物联网(Internet of Things,Io T)及多媒体等应用的广泛使用,移动通信网络的数据流量获得爆炸性的增长。终端直通(Device-to-Device,D2D)通信允许相邻的两个设备在不需要基站转发的情况下直接建立通信,具有高速的无线传输速率和较低的时延,有着广阔的应用前景。未来的5G网络将是由宏蜂窝用户、小蜂窝用户和D2D用户共存的混合通信网络。因为D2D用户、小蜂窝用户和宏蜂窝用户共享信道资源时会产生严重的同频干扰,所以如何有效的进行干扰管理,优化频谱资源利用率是当前研究的热点。本论文的主要目标是在异构蜂窝网络下基于Gale-Shapley算法解决D2D用户和蜂窝用户的信道资源分配问题。本文的主要工作和创新点如下:1.提出了一种基于Gale-Shapley算法的D2D通信资源分配方案。该方案将D2D用户与蜂窝用户的信道复用关系规划成一个双边匹配问题,然后使用Gale-Shapley算法得到D2D用户与蜂窝用户的一个稳定匹配结果,最后通过仿真得到该方案的系统总容量和用户通信服务质量。仿真结果表明该算法能够较快地获得用户和信道之间的一个稳定匹配,有效地提高系统总容量。2.为了进一步提高频谱利用率,提出了一种基于多对一Gale-Shapley算法的资源分配方案。该方案允许多个D2D对共享一个蜂窝用户的信道资源,在确保蜂窝用户的服务质量的前提下合理为D2D用户分配信道。通过仿真实验对所提出的算法、基于延迟接受算法的资源分配方案、随机资源分配算法和穷搜索算法四种方案进行了比较和分析。结果表明相对其他三种算法,所提算法能够在有限的迭代次数内收敛,复杂度较低,系统总容量接近最优解。3.提出了一种联合功率控制的D2D通信资源分配方案。首先在满足用户的服务质量和发射功率的情况下,根据系统干扰模型推导出每个D2D用户和小蜂窝用户复用宏蜂窝用户信道资源时的最优发射功率;其次,将用户的信道选择规划成用户和信道之间的双边匹配问题,采用Gale-Shapley算法得到一个稳定的匹配解;最后,以所得的匹配解为初始条件,通过局部搜索算法进一步优化分配方案。仿真结果表明,与未采用功率控制或局部搜索算法的分配方案相比,所提方案能够达到近似最优的系统总容量,提高频率资源利用率。
【图文】：

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窝网络中基于 Gale-Shapley 算法的 D2D 通信资功率控制的 D2D 通信资源分配算法，在射功率在保证用户服务质量的情况下进行配的结果上使用局部搜索算法进一步提高容并对未来的研究方向作了简单介绍。

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中南民族大学硕士学位论文第二章系统模型和 Gale-Shapley 算法异构网络融入 D2D 通信技术能够提高频谱效率，移动用户数量的增加推率邻近服务的需求。D2D 通信技术为以设备为中心的通信开辟了新的领绍异构网络下的 D2D 通信系统，，接着介绍 Gale-Shapley 算法。2D 通信系统概述 D2D 通信技术简介
【学位授予单位】：中南民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5

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