室内毫米波D2D通信资源优化算法研究

发布时间：2020-07-31 11:39

【摘要】：毫米波(mmWave)技术的特性可以满足室内场景中智能设备间大量数据通信的要求。而在通信中保证高吞吐量的同时减少封闭区域的干扰仍然是一个挑战。(1)首先针对室内场景中不同位置的传输性能,本文提出了一个随机模型来捕捉高密度封闭室内区域的特征。由于室内墙壁及天花板的反射,传播性能受到阻塞的几率将出现一定程度的波动。我们通过考虑墙壁以及天花板的一阶反射来构建室内反射模型。与此同时,考虑到人体是室内场景中除常规阻塞之外的主要障碍物,为了捕捉室内场景中的常规阻塞和人体特征,本文还将多视距球(Line of Sight,LOS)模型与自阻塞模型相结合。利用自阻塞模型来捕捉人体的影响,同时利用多LOS链路状态模型来描述传统的阻塞以构建完整的室内阻塞模型。结合反射模型和阻塞模型,本文更加全面具体的对室内场景进行表征。(2)其次,我们利用随机几何理论,计算出阈值范围对强弱干扰进行划分,推导得出对应模型下覆盖率的封闭近似表达式和面积频谱效率表达式,以论证模型的精确度与匹配度。仿真结果表明,我们提出的模型能够较为准确得描述室内情况下的反射阻塞情况。(3)最后,基于完成的建模,我们将资源分配表示为不同位置场景下的优化问题。此优化的目标是通过最小化干扰来实现最大吞吐量。为了实现这一目标,针对室内中心场景位置,我们提出了一种改进的Powell多顶点着色算法(PMVC),使得不同的时隙中能够均匀地放置更多的通信流。数值实验表明,与传统的贪婪算法和原始的Powell顶点着色(PVC)方案相比,改进后的算法可以获得更高的系统吞吐量。在完成室内中心位置资源调度的基础上,本文参考墙角位置的传输特性,提出了一种组合温度随机算法(CTRA)来安排靠近墙壁处的资源分配。其中将CTRA算法划分为两个阶段:分割和匹配。在分割时,利用传输距离(包括一阶反射)作为分段度量标准计算出边缘权重来表征两个传输链路之间的干扰水平,以便最小化所有簇之间的干扰。在匹配阶段,定义函数对特定温度因子下的系统性能进行比较,使得CTRA算法将以更高的概率逼近全局最优。该算法提高了平均吞吐量,与其他传统算法相比性能明显更加出色。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5
【图文】：

频谱,模拟场,基站

差 10dB 以上，这需要降低十倍的传输速率去弥补传输质量。所以这种封闭密集室内场景中使用，利用毫米波的高指向性和高衰落特性可以提相邻小区间的干扰[7]。但是，这种网络中的设备和障碍物的分布将会相将更加复杂。因此针对室内复杂状况的建模也将成为一个难点问题。通信技术介绍2D 技术可以显著提高频谱资源利用率和信道容量。每一个 D2D 通信链路相等的资源。宏蜂窝基站负责整个通信的控制与分配：D2D 通信过传输功率都将被把控，但是如果 D2D 通信链路与蜂窝网络共享频谱资成干扰[8-9]。D2D 的模拟场景图如图 1.1 所示，图中左侧表示的是常规经过基站进行分配调度才可以实现双方数据传输，而右侧小区中存在邻直接通信的链路，也就是我们所说的 D2D 通信。

分布图,阈值,分布图

覆盖概率与阈值T的关系

轨道模型,参考设备

室内毫米波场景的建模方法反射阻塞建模义室内场景为一个具有L L Lx y z 的长方体空间，将其映射至二维集空间中存在参考设备对和若干干扰发射器。而位于内的用户均设间泊松点过程（PPP）。该指定区域中的人被描述为具有直径D和高度useh ，参考设备的放置位置一般低于用户的高度，同时还要满足其与用户围。假设与参考发射设备对应的接收设备距离固定为0R ，方位角为0 可由k k kg x jy表示。同时，定义干扰源的位置也可以相同方式给出2 2i ix y。

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