基于拍卖理论的D2D通信系统中的资源分配方案研究

发布时间：2017-05-04 20:09

  本文关键词：基于拍卖理论的D2D通信系统中的资源分配方案研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着移动通信技术的发展,对带宽需求逐渐增大,无线频谱资源日益紧缺。如何充分利用有限的频谱资源,提高频谱利用率,已经成为了研究的热点问题。端到端(D2D:device-to-device)通信技术,作为5G通信的一个关键技术,它允许蜂窝网络中两个用户在距离很近的条件下可以直接通信,而不用通过基站。它可以共享蜂窝系统用户的频谱资源,因此它提高了系统的频谱利用率,降低了基站的负载。但是由于D2D通信共享了蜂窝网络的频谱资源,二者之间会产生同频干扰。干扰大的情况下会严重影响用户的通信质量,降低系统整体性能。因此D2D用户和普通用户之间需要很好的协调。通过合理的资源分配、功率控制和模式切换方法,可以明显的降低两种用户之间的互相干扰,提高系统性能。本文采用拍卖理论,主要研究了通过资源分配策略和功率控制方案来解决两种用户之间的干扰协调问题。论文在介绍了D2D通信的研究背景和主要研究工作后,首先提出了一种基于单物品拍卖的蜂窝网络下的D2D通信中的联合资源分配和功率控制的资源分配方案。当一个D2D用户选择一个信道时,它同时需要选择一个在此信道上的最佳的发送功率。仿真结果表明,这种算法能在保证蜂窝网络和D2D通信性能的前提下,降低D2D用户的平均发送功率,从而提高用户在电池使用寿命中的平均可发送的数据量。然后论文研究了多个D2D用户共享同一个信道时的资源分配问题。借助于逆迭代组合拍卖(R-ICA)方法,将普通用户使用的信道看成是竞拍者,并采用非单调递减的价格更新规则。文中分析了拍卖算法的复杂度和激励相容性,仿真结果表明这种算法能有效的提高了系统的总发送速率。最后考虑了一个用户使用多个信道的问题。论文提出了一种联合了资源分配和功率控制的无线资源分配方法,并将这种分配问题描述为一个迭代组合拍卖问题(ICA),将D2D用户看成竞拍者,信道资源看成待拍卖物品。并将系统的能效作为论文研究的优化目标。仿真结果表明我们的算法能够降低用户D2D的功率消耗,从而提高了系统的能效。
【关键词】：D2D通信 资源分配 功率控制 拍卖
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 专用术语注释表8-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 D2D通信系统概述10-13
• 1.2.1 D2D技术简介10
• 1.2.2 D2D会话的建立与管理10-11
• 1.2.3 D2D通信的模式选择11-12
• 1.2.4 D2D与蜂窝小区之间的干扰协调12-13
• 1.3 研究现状13-15
• 1.4 本文主要工作和结构安排15-17
• 第二章 拍卖理论17-27
• 2.1 拍卖理论基础介绍17-18
• 2.2 组合拍卖18
• 2.3 迭代组合拍卖18-27
• 2.3.1 竞价语言20-21
• 2.3.2 竞价规则21
• 2.3.3 分配问题21-22
• 2.3.4 时机问题22
• 2.3.5 信息反馈和定价机制22-23
• 2.3.6 赢着确定问题（Winner Determination Problem:WDP）23-27
• 第三章 基于单物品拍卖的D2D系统资源分配算法27-38
• 3.1 系统模型27-30
• 3.2 基于单物品拍卖的资源分配算法30-33
• 3.2.1 效用函数30-33
• 3.2.2 基于迭代拍卖的资源分配算法33
• 3.3 仿真分析33-37
• 3.3.1 参数设置33-34
• 3.3.2 仿真结果分析34-37
• 3.4 本章总结37-38
• 第四章 基于逆迭代组合拍卖的D2D系统的资源分配38-51
• 4.1 系统模型38-40
• 4.1.1 模型描述38-40
• 4.1.2 系统总速率40
• 4.2 估值模型与效用函数40-43
• 4.2.1 估值模型41-42
• 4.2.2 效用函数42-43
• 4.3 基于R-ICA算法的资源分配算法43-45
• 4.3.1 R-ICA43-44
• 4.3.2 R-ICA资源分配算法44-45
• 4.4 R-ICA算法的分析45-48
• 4.4.1 激励相容性分析46-47
• 4.4.2 收敛性分析47
• 4.4.3 算法复杂度分析47-48
• 4.5 仿真结果48-50
• 4.6 本章总结50-51
• 第五章 基于组合拍卖的D2D通信中无线资源分配算法研究51-61
• 5.1 系统模型51-53
• 5.2 迭代组合拍卖算法53-56
• 5.2.1 效用函数53-56
• 5.2.2 迭代组合拍卖算法56
• 5.3 仿真分析56-60
• 5.3.1 仿真参数设置56-57
• 5.3.2 仿真结果分析57-60
• 5.4 本章总结60-61
• 第六章 总结与展望61-63
• 参考文献63-66
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文66-67
• 致谢67

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