蜂窝和D2D混合通信网络中的干扰协调技术研究

发布时间：2017-09-16 10:00

  本文关键词：蜂窝和D2D混合通信网络中的干扰协调技术研究

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【摘要】：随着智能移动设备及网络流量的激增,下一代移动通信网络面临着频谱效率、能量效率以及网络覆盖率等问题。主导下一代无线通信网络技术的第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project,3GPP)针对上述问题提出了很多解决方案,并对相关技术进行讨论,其中就包括了终端直通(Device-to-Device, D2D)通信技术。D2D通信技术有很多优点,如具有更高的小区容量,降低终端和基站的发射功率,分担蜂窝小区基站的负荷,提高通信的安全性等。然而,D2D用户通过复用蜂窝小区用户的资源来提高小区资源利用率,不可避免地会对小区蜂窝用户产生干扰。因此D2D通信发挥其优势的前提是必须解决好干扰问题。 为了解决引入D2D通信后蜂窝网络中的干扰问题,本文研究了蜂窝和D2D混合通信网络中的干扰协调算法,分析了干扰产生的原因并提出了两种干扰协调方法。这两种干扰协调方法分别关注了容量性能和中断概率性能,均具有良好的干扰协调效果。本文的具体工作主要如下： 第一,提出了一种在蜂窝和D2D混合通信网络中,联合资源和功率分配的干扰协调算法。该算法包含三个阶段：第一阶段根据两种用户之间的干扰情况提出了干扰图的组成方法,基于干扰图对用户进行分簇,这样就将会互相产生较大干扰的用户分离,初步协调了多用户之间的干扰；第二阶段考虑了瞬时的信道状态信息(Channel State Information,CSI),以最大化系统容量为目标并保证所有用户最低通信速率的前提下为所有用户分配传输用的时频资源；第三阶段在已经分配好时频资源的基础上,根据最优化目标函数的凸凹性质提出一种基于梯度算法的功率分配算法,进一步优化了系统容量性能。通过对所提算法的仿真分析并与其他的算法对比,所提算法提升了混合通信网络的容量,并具有较低的算法复杂度。 第二,提出了一种基于用户中断概率的干扰协调算法。首先研究了用户的位置对干扰的影响情况,对用户之间距离关系进行了分析,为接下来的干扰协调做准备。干扰协调算法的第一步在保证蜂窝用户中断概率的前提下,限制D2D用户的发送功率,避免对蜂窝用户产生严重干扰；第二步中D2D用户根据自己的中断概率进行资源分配,选择使自已中断概率最小的蜂窝用户进行复用。最后对提出的算法进行了仿真并和其他算法进行了对比分析,验证了所提出的干扰协调算法有较好的中断概率性能。
【关键词】：终端直通通信 干扰协调 资源分配 功率分配 系统容量 中断概率
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 图目录10-11
• 表目录11-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 研究背景与意义12-16
• 1.2 D2D关键技术概述16-19
• 1.3 论文的主要工作和结构安排19-22
• 第二章 D2D通信系统22-36
• 2.1 LTE-A中的D2D通信技术22-27
• 2.1.1 D2D的用户发现23-26
• 2.1.2 D2D的通信过程26-27
• 2.2 D2D通信系统的无线资源管理27-32
• 2.2.1 模式选择27-29
• 2.2.2 资源分配29-31
• 2.2.3 功率控制31-32
• 2.3 D2D通信系统的干扰管理32-35
• 2.3.1 干扰分析33-34
• 2.3.2 干扰管理34-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 联合资源分配和功率控制的干扰协调研究36-50
• 3.1 引言36-37
• 3.2 系统模型37-38
• 3.3 问题建模38-40
• 3.4 干扰协调算法40-45
• 3.4.1 基于干扰图的用户分簇40-43
• 3.4.2 用户资源分配43
• 3.4.3 功率分配算法43-45
• 3.4.4 复杂度分析45
• 3.5 仿真及性能分析45-48
• 3.5.1 仿真场景及参数45-46
• 3.5.2 仿真结果分析46-48
• 3.6 本章小结48-50
• 第四章 基于用户中断概率的干扰协调研究50-62
• 4.1 引言50-51
• 4.2 用户位置对干扰的影响分析51-55
• 4.3 干扰协调算法55-58
• 4.3.1 系统模型55-57
• 4.3.2 功率控制57-58
• 4.3.3 资源分配58
• 4.4 仿真及性能分析58-61
• 4.4.1 场景及参数说明58-59
• 4.4.2 仿真结果分析59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 5.1 全文工作总结62
• 5.2 下一步的工作62-64
• 参考文献64-70
• 附录70-74
• 致谢74-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文目录76

【共引文献】

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本文编号：862364