基于能效优化的D2D中继通信资源分配算法研究

发布时间：2024-03-24 19:29

　　随着5G的商用,移动设备数量急速增长,数据传输速率要求日渐严苛,无线网络系统性能面临着从容量、时延到能效等多重服务质量需求与技术考验。D2D通信技术作为5G的关键技术之一,因其支持近距离设备的直连通信,并能够复用蜂窝用户的频谱资源的特点,具有提高系统吞吐量、降低时延和减轻核心网络负载等优点。当D2D用户之间的通信距离较远或者信道质量较差的情况下,引入中继不仅能保证通信的完成,还能扩大系统的覆盖范围。然而,由于中继的引入会带来额外的功率消耗,如何提高终端设备的能量效率,是D2D中继选择需要解决的关键问题。因此,本文通过研究蜂窝网络中D2D中继辅助通信的资源分配问题,优化系统中D2D用户的能效。主要创新性研究工作如下:1.面向瓶颈效应的D2D两跳通信功率控制与中继选择策略:考虑到D2D系统容量会因瓶颈效应而受制于较低容量的中继链路,本文以最大化系统中总D2D用户能效为目标,在保证D2D用户和蜂窝用户服务质量(Quality of Service,QoS)的条件下,将优化问题建模为一个混合整数非线性规划(Mixed Integer Non-Linear Programing,MINLP)问题...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 D2D通信模式选择
        1.2.2 D2D中继选择
        1.2.3 D2D与其他通信技术的结合
    1.3 论文主要研究内容和组织结构
第2章 D2D通信模式及关键技术
    2.1 引言
    2.2 基于蜂窝的D2D通信模式
    2.3 D2D通信的信道资源分配与功率控制
    2.4 数学优化方法
        2.4.1 强化学习算法
        2.4.2 拉格朗日乘子法
        2.4.3 非线性分数规划问题求解算法
    2.5 本章小结
第3章 基于Q学习的D2D通信功率控制与中继选择算法研究
    3.1 引言
    3.2 系统模型
    3.3 问题建立与算法描述
        3.3.1 问题建立
        3.3.2 基于两跳分别优化的功率控制策略
        3.3.3 基于Q学习的中继选择算法
    3.4 仿真与结果分析
        3.4.1 算法仿真及对比分析
        3.4.2 算法复杂度分析
    3.5 本章小结
第4章 低复杂度的D2D中继通信联合优化与资源分配算法
    4.1 引言
    4.2 系统模型
    4.3 问题建立与算法描述
        4.3.1 问题建立
        4.3.2 基于两跳一致性优化的功率控制算法
        4.3.3 低复杂度设定的Q学习中继选择算法
        4.3.4 基于匹配理论的信道分配算法
    4.4 仿真与结果分析
        4.4.1 算法仿真及对比分析
        4.4.2 算法复杂度分析
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢



本文编号：3937908