中继协作D2D系统中的模式选择和无线资源共享问题研究

发布时间：2020-04-02 05:58

【摘要】：随着移动通信技术的飞速发展,无线应用对速率需求的爆炸式增长与无线频谱资源紧缺的矛盾日益涌现,提高有限频谱利用率的技术是近年来蜂窝网络研究的重点。其中,设备与设备(Device-to-Device,D2D)通信技术允许用户通过共享网络资源直接进行通信,在一定程度上可以解决蜂窝网络无线频谱匮乏的问题。D2D中继技术作为D2D通信中一项重要技术,能够有效地解决D2D通信距离短的问题,扩大D2D通信的通信半径以及提高D2D通信的传输速率。论文针对研究了中继协作D2D通信在蜂窝网络中的联合资源分配和模式选择问题,目的是提高系统吞吐量或能量效率。本文的主要工作有:一、在支持D2D中继转发通信的蜂窝网络中,存在蜂窝通信、D2D直连通信和D2D中继通信三种通信模式,提出了利用拉格朗日对偶算法进行模式选择以及D2D中继通信模式下中继选择的方案,保证了蜂窝用户和D2D用户对的正常通信,并提高了系统的吞吐量。二、在支持D2D通信的蜂窝网络中,先分析推导出所有情况下最优功率分配值,然后提出了利用匈牙利算法进行链路资源分配的方案,保证了蜂窝用户和D2D用户对的正常通信,并最大化了系统的能量效率。三、在支持D2D中继转发通信的蜂窝网络中,先分析推导所有情况下最优功率分配值,然后提出利用匈牙利算法进行链路联合资源分配和模式选择的方案,保证了蜂窝用户和D2D用户对正常的通信,并最大化了系统的吞吐量。四、在支持D2D中继转发通信的蜂窝网络中,先分析推导所有情况下最优功率分配值,然后提出一个低复杂度且高可靠性的改进贪婪算法来解决一个带有联合资源分配、模式选择以及中继选择的三维决策变量的指派问题,保证了蜂窝用户和D2D用户对的正常通信,并最大化了系统的能量效率。通过仿真对比贪婪算法证明改进贪婪算法具有更高的可靠性。
【图文】：

为中继协作 D2D。-1 所示，中继转发策略比较常用的方式有放大转发模式和解码发模式（AF）是一种比较简单且方便分析的中继转发方式，工节点在接收到待转发信号之后，直接进行放大然后重新发送，的信号中包含需要发送的有效信号和噪声信号两部分。接收端的信号进行合并判决，然后得到所需信号。发模式（DF）通过在中继节点处对接收信号进行解调和译码，构造出信源的发送信号，从而可以有效地消除发送端到中继链 AF 中继转发模式不同之处在于，DF 中继转发模式放大转发信号，可以通过设置门限或者源信息的校验编码处理，而缺点传，，并且在传输过程中会有累计。可以通过使用循环冗余（C，当 CRC 校验不正确时停止前传数据，这样可以实现频谱利[12]。

题需要研究：一是传输模式选择问题，二是 D2D 用户与蜂窝用户的无线资源共享问题。1）先解释什么是传输模式选择问题。在中继协作的 D2D 系统中，待通信的用户对有三种通信模式，分别是：① 通过基站进行一跳通信的传统蜂窝模式；② 不通过任何中继节点的 D2D 直连模式；② 通过中继节点实现一跳的 D2D 中继协作模式。所谓传输模式选择，就是待通信的用户对在上述三种模式之间进行选择。这三种模式之间的逻辑关系如图 1-2 所示。选择 1 为是否使用 D2D 通信，选择“是”则用户进入到 D2D 通信模式，选择“否”则进入蜂窝通信模式。在 D2D 通信模式中，选择 2为是否使用中继转发，选择“是”则用户进入到中继协作模式，选择“否”则进入直连模式。在中继协作 D2D 通信模式中，选择 3 为是否有指定中继，选择“是”则不需要进行中继选择，选择“否”则需要选择中继节点。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5

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本文编号：2611559