基于链路容量最优的D2D中继通信的研究

发布时间：2017-08-24 04:28

  本文关键词：基于链路容量最优的D2D中继通信的研究

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【摘要】：终端直通技术(D2D,Device-to-Device)是指相距较近的移动终端间采用授权频带进行直接通信,而无需通过基站转发。研究表明,在蜂窝网络中引入D2D技术能够显著提升系统容量、提高系统频谱效率。由于D2D通信是一种短距离、低功率的直连通信技术,考虑引入中继来延伸D2D通信距离、提升D2D通信质量。针对共享蜂窝频谱资源的D2D通信的中继选择问题,本文提出一种基于中继链路信道容量最大的D2D中继选择与资源分配联合算法。该算法在选择中继节点的同时,考虑两跳的D2D中继链路资源复用情况,依据最大信道容量准则,同时解决中继选择和资源分配问题。仿真结果表明,所提算法能够完全保证共享频谱资源的蜂窝用户的QoS需求,显著提升D2D中继链路的吞吐量、有效提高系统频谱效率。为了提升D2D中继链路的吞吐量,本文提出一种联合物理层AMC技术和数据链路层HARQ机制的跨层设计方案。首先,推导出D2D接收SINR的概率密度函数;然后,在物理层应用AMC策略缓解时变的无线信道对传输数据的影响,在数据链路层加入ARQ技术进行数据包的重传来减轻物理层控制误码率的负担。仿真结果表明,该跨层优化方法可显著提升D2D通信的频谱效率,增加D2D中继链路的吞吐量。为了进一步增强D2D链路的自适应性、提升D2D通信的频谱利用率,本文联合数据链路层的自适应包长度策略与物理层的自适应调制策略,提出一种链路自适应优化方案。该方案将数据链路层的数据包长度与物理层的信道状态和调制模式一一对应,以系统频谱效率为目标函数来划分SINR区间、搜索各传输模式的最优数据包长度。仿真结果验证所提方案可以在一定程度上提升系统的频谱效率。
【关键词】：终端直通技术 中继选择 资源分配 跨层设计
【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 蜂窝移动通信发展史9-13
• 1.1.1 传统蜂窝移动通信技术10-11
• 1.1.2 蜂窝移动通信终端直通技术11-13
• 1.2 D2D中继通信简介13-14
• 1.2.1 中继技术简介13
• 1.2.2 D2D中继通信13-14
• 1.3 本文的组织安排14-17
• 1.3.1 课题研究内容14-15
• 1.3.2 论文结构安排15-16
• 1.3.3 文章的创新点16-17
• 第二章 中继通信与跨层设计理论基础17-29
• 2.1 中继通信概述17-22
• 2.1.1 中继通信分类17-18
• 2.1.2 中继网络拓扑结构18-20
• 2.1.3 中继技术的典型应用20-22
• 2.2 D2D中继选择算法22-25
• 2.2.1 基于区域限制的半分布式中继选择算法22
• 2.2.2 分布式中继选择算法22-23
• 2.2.3 基于业务相关性的中继选择与资源调度算法23-24
• 2.2.4 基于通信场景的中继选择算法24-25
• 2.3 无线通信的跨层设计25-28
• 2.3.1 跨层设计的基本原理25-27
• 2.3.2 跨层设计面临的问题与挑战27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 基于最大信道容量的D2D中继选择29-44
• 3.1 D2D资源共享与干扰分析29-32
• 3.1.1 D2D资源共享方式29-30
• 3.1.2 干扰分析30-32
• 3.2 D2D中继选择与资源分配32-36
• 3.2.1 系统模型32-33
• 3.2.2 D2D中继链路容量33-36
• 3.3 算法描述36-38
• 3.4 性能分析38-43
• 3.4.1 系统参数38-41
• 3.4.2 结果分析41-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 AMC与HARQ联合设计44-58
• 4.1 D2D接收SINR分布44-47
• 4.2 系统与信道模型47-48
• 4.3 跨层设计48-55
• 4.3.1 AMC与HARQ联合设计49-51
• 4.3.2 FMC与HARQ联合设计51-52
• 4.3.3 SINR区间分割52
• 4.3.4 仿真分析52-55
• 4.4 D2D中继通信吞吐量分析55-57
• 4.4.1 场景介绍55-56
• 4.4.2 仿真结果56-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 基于自适应包长度的跨层优化58-66
• 5.1 自适应包长度优化简介58-59
• 5.2 系统模型59-60
• 5.3 优化分析60-63
• 5.3.1 APL跨层设计60-62
• 5.3.2 SINR区间分割以及最优包长度62-63
• 5.4 仿真分析63-65
• 5.5 本章小结65-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 参考文献68-71
• 附录1 程序清单71-72
• 附录2 攻读硕士学位期间撰写的论文72-73
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目73-74
• 致谢74

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