终端直通（D2D）通信系统中跨层优化设计方法研究

发布时间：2017-08-12 01:31

  本文关键词：终端直通（D2D）通信系统中跨层优化设计方法研究

  更多相关文章： 终端直通 跨层 HARQ 中继选择 QoS

【摘要】：在移动通信高速发展趋势的引领下,人们不断追求更高要求的移动通信技术,特别是对系统容量、数据传输速率和可靠性、用户服务质量、多样化的通信业务等方面的需求,使蜂窝通信网络承担着巨大的负载压力,导致系统整体性能降低,因此研究如何进一步实现对通信系统性能的优化更具现实意义。在这样的背景下,终端直通(Device-to-Device,D2D)通信技术以其更充分的频谱利用率、更高的数据传输速率以及更大的通信覆盖区域等优势得到广泛的研究和应用。本文重点研究在D2D通信系统中运用跨层的方法提高D2D通信的性能。论文首先研究了D2D通信系统中基于混合自动请求重传(Hybrid Automatic Repeat Request,HARQ)技术的跨层优化方法,将数据链路层的HARQ和物理层的自适应调制编码(Adaptive Modulation and Coding,AMC)技术联合设计。该方法不仅能够满足数据链路层最大传输时延和数据丢包率要求,而且根据物理层的信道质量状况使数据包在通信链路上的传输更加可靠。此外,论文还分别将三种类型的HARQ技术应用于跨层通信方案并做相关的性能比较。仿真结果表明该方法在提高D2D通信系统吞吐量性能的同时,也降低了数据传输的丢包率,并且基于Type-III型HARQ的跨层方案具有最好的优化性能。其次,论文研究了D2D通信系统基于单用户的跨层中继选择方法,针对单小区中单对D2D用户的系统场景,根据该对D2D用户不同业务类型的服务质量(Quality of Service,QoS)要求,提出一种联合考虑物理层的信道状态信息和数据链路层的缓存队列状态信息的跨层中继选择方法。仿真结果表明该方法具有较好的可行性,从系统吞吐量、数据包平均传输时延以及丢包率的角度都对通信数据的传输有很大改善,达到了优化系统性能的目的。最后,论文研究了D2D通信系统基于多用户的跨层中继选择方法,针对单小区中多对D2D用户共存的场景,用一个时延因子表示不同用户的各种QoS要求,在满足各对D2D用户时延和丢包率的不同QoS要求情况下,联合考虑物理层的信道状态信息和数据链路层的缓存队列状态信息为所有D2D通信用户分别选择最优的中继。仿真结果表明该方法在系统吞吐量、平均传输时延和数据丢包率方面都获得了较好的性能优化。
【关键词】：终端直通 跨层 HARQ 中继选择 QoS
【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
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 引言9
• 1.2 课题研究的背景9-12
• 1.3 本文工作与组织结构12-14
• 第二章 相关背景知识介绍14-24
• 2.1 引言14
• 2.2 LTE-Advanced系统架构14-15
• 2.3 D2D通信系统介绍15-22
• 2.3.1 D2D通信系统概述15-17
• 2.3.2 D2D通信系统的资源共享方式17-19
• 2.3.3 D2D通信系统的终端发现机制19-20
• 2.3.4 D2D通信系统的会话建立20-21
• 2.3.5 D2D通信系统的控制方式21-22
• 2.4 跨层优化设计的理论基础22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 D2D通信系统基于HARQ技术的跨层设计优化方法24-42
• 3.1 引言24-25
• 3.2 D2D通信系统模型25-26
• 3.3 HARQ技术简介26-27
• 3.4 基于HARQ技术的跨层设计优化方法27-33
• 3.4.1 D2D通信系统干扰分析27-29
• 3.4.2 性能优化分析29-32
• 3.4.3 跨层设计算法流程32-33
• 3.5 基于不同类型HARQ技术的跨层优化性能比较33-35
• 3.6 仿真分析35-41
• 3.6.1 D2D通信系统干扰分析36-37
• 3.6.2 基于HARQ技术跨层优化方法的仿真结果与分析37-39
• 3.6.3 基于不同类型HARQ技术跨层优化方法性能比较的仿真结果与分析39-41
• 3.7 本章小结41-42
• 第四章 D2D通信系统单用户跨层中继选择方法42-60
• 4.1 引言42-43
• 4.2 D2D通信系统模型43-44
• 4.3 跨层中继选择优化方法44-53
• 4.3.1 D2D通信系统干扰分析44-49
• 4.3.2 跨层中继选择策略的性能分析49-52
• 4.3.3 跨层中继选择算法流程52-53
• 4.4 仿真分析53-58
• 4.4.1 仿真流程53-55
• 4.4.2 跨层中继选择算法的吞吐量对比分析55-56
• 4.4.3 跨层中继选择算法的丢包率对比分析56-57
• 4.4.4 跨层中继选择算法的平均传输时延对比分析57-58
• 4.5 本章小结58-60
• 第五章 D2D通信系统多用户跨层中继选择方法60-77
• 5.1 引言60-61
• 5.2 D2D通信系统模型61-62
• 5.3 跨层中继选择优化方法62-68
• 5.3.1 跨层中继选择策略的性能分析62-66
• 5.3.2 跨层中继选择算法流程66-68
• 5.4 仿真分析68-76
• 5.4.1 仿真流程68-70
• 5.4.2 跨层中继选择算法的吞吐量对比分析70-72
• 5.4.3 跨层中继选择算法的丢包率对比分析72-74
• 5.4.4 跨层中继选择算法的平均传输时延对比分析74-76
• 5.5 本章小结76-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 参考文献79-82
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文82-83
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利83-84
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目84-85
• 致谢85

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本文编号：659160