基于认知的D2D通信在广义分布衰落信道下的性能分析

发布时间：2019-08-16 20:15

【摘要】：设备与设备通信(Device-to-Device,D2D)是一种通过复用小区蜂窝用户资源来实现端对端通信的近场通信技术。在蜂窝通信系统中引入D2D通信,能够极大的提高频谱利用率,可以有效提升系统整体性能。但是,与此同时也会对蜂窝系统产生不可避免的干扰。因此,论文主要研究在蜂窝系统与D2D系统组成的混合网络系统下,通过采用Underlay频谱共享技术使D2D用户(次用户)复用蜂窝用户(主用户)的频谱资源共同通信。同时在主用户端加入干扰温度(Interference Temperature,Q)以减少D2D次用户对蜂窝主用户的干扰。在这种干扰可控的情况下,研究D2D通信在广义K分布以及广义η-?分布衰落信道下的通信性能,如中断概率、平均信道容量和平均误比特率。根据所研究的内容,将本文的主要工作做如下介绍:本文首先结合认知无线电技术(Cognitive radio,CR)和D2D通信技术的特点,提出一种基于认知的D2D通信在蜂窝系统中的通信性能分析。通过搭建系统模型,推导出D2D次用户的通信性能公式。其次,本文分别分析了D2D通信在广义K分布以及广义η-?分布衰落信道下的通信性能。广义K分布衰落模型是一种能够精确模拟现实无线通信环境中信号遇到的多径衰落和阴影衰落的混合衰落模型,而广义η-?分布衰落模型能够精确描述无线信号在非视距通信中小尺度衰落的特征。本文给出了两种广义分布模型在不同参数下的概率密度函数和累积分布函数的曲线图,并分别推导出对应分布模型下D2D次用户的通信性能公式的闭式表达式,如中断概率、平均信道容量和平均误比特率。根据闭式表达式对D2D通信进行理论数据分析,结果指出,增加干扰温度Q可以有效提升D2D次用户的通信性能,同时改变广义分布参数的值会对其通信性能产生不一样的变化趋势。最后,本文综合比较了两种广义分布衰落模型的性能,而本文所研究的理论数据结果可以用来指导实际衰落信道模型下D2D通信系统性能设计与优化。
【图文】：

频谱,蜂窝网络

图 2-1 蜂窝网络中 D2D 通信Fig 2-1 D2D communication in cellular networks窝网络通信使用的频频谱资源都是授权频谱资源，而 D2D 通信与蜂窝网频谱资源的方式主要有两种：一种是 Underlay 方式，一种是 Overlay 方于 D2D 通信的研究都是基于 Underlay 方式与蜂窝用户共同通信。因为通y 方式的 D2D 通信允许每个 D2D 通信用户可以直接复用蜂窝用户正在资源，而不需要像其他方式（如 Overlay 方式）那样需要将一部分的蜂专门给 D2D 通信用户使用[28]。当然每种方式下的 D2D 通信都是可以提谱利用率，因为 D2D 通信是直接通信技术，，不需要进过基站转发的，因个通信链路，并不是像蜂窝通信那样利用一个上行链路和一个下行链路比其他方式下的 D2D 通信而言，Underlay 方式下的 D2D 通信是频谱利。但是，必须指出的是，通过采用 Underlay 方式使 D2D 用户与蜂窝用，将对蜂窝链路产生干扰，故研究 D2D 通信的关键问题是如何解决 D2

基站,消息,通信业务,请求消息

信的目的用户标示 D2D（2）等消息。2．基站 BS 向这两个要进行 D2D 通信的用户发送 D2D 通信探测允许，其中包含 D2D（1）和 D2D（2）要做探测所需要的资源等。3．D2D（1）和 D2D（2）做链路探测，探测链路质量是否能进行 D2D 通信。4．其中一个 D2D 用户（比如 D2D（1））将链路探测报告消息发送给基站 BS。5．基站 BS 收到 D2D 用户发送的探测报告消息后，如果链路质量条件可以进行D2D 通信则向 D2D（1）和 D2D（2）发送 D2D 通信允许消息，通知该两个用户进行 D2D 通信。6．当 D2D 通信完成之后，其中一个用户（比如 D2D（2））向基站 BS 发送 D2D通信结束请求消息，通知基站 BS 该通信业务已经完成。7．基站 BS 收到 D2D 用户发送的通信结束请求消息后，向该两个用户发送 D2D通信结束消息，结束此次 D2D 通信业务。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN929.5

【参考文献】