D2D-underlay上行基站多天线接收系统用户链路参数的联合优化

发布时间：2025-04-01 01:05

　　支持D2D传输(D2D-underlay)的蜂窝通信技术,允许蜂窝系统中距离较近的用户在基站的控制下进行数据直传,从而可以极大节省系统功率和频谱资源,因此成为5G及B5G系统的关键技术之一。对于D2D-underlay蜂窝通信系统,如何合理规划D2D用户和蜂窝用户的链路参数,降低D2D用户和蜂窝用户之间的干扰是实现D2D-underlay系统高效运行的关键。本文围绕该问题,以D2D-underlay上行蜂窝基站多天线接收通信系统为研究场景,分别针对常规应用场景下D2D与蜂窝用户的和速率与和能效性能指标,以及非常规安全应用场景下D2D与蜂窝用户的安全和速率性能指标,考虑了D2D与蜂窝用户链路参数的联合优化问题。这些链路参数包括D2D链路的信道选择与发送功率,蜂窝用户上行链路的信道选择、发送功率以及基站的接收矩阵。主要工作有以下四个部分:一、研究了 D2D-underlay蜂窝系统中保证蜂窝用户最低速率需求时,基于D2D用户加权和速率以及加权和能效最大化的蜂窝用户的信道与功率分配以及D2D用户的功率分配问题。主要工作如下:1)由于信道分配变量是离散的,所考虑的两个优化问题都是混合整数规划问题...

【文章页数】：123 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词
符号说明
第1章 绪论
    1.1 D2D通信及其优点与挑战
        1.1.1 什么是D2D通信?
        1.1.2 D2D通信的优点
        1.1.3 D2D通信的挑战与主要研究方向
    1.2 研究文献综述
        1.2.1 面向频谱效率最大化的干扰协调
        1.2.2 面向非完美CSI条件下用户速率最大化的干扰协调
        1.2.3 面向能效最大化的干扰协调
        1.2.4 面向安全速率最大化的干扰协调
    1.3 论文研究内容简介
        1.3.1 论文研究思路
        1.3.2 论文工作简介
第2章 D2D-underlay系统基于加权和速率与和能效最大化的信道与功率分配
    2.1 引言
    2.2 系统模型及问题描述
        2.2.1 系统模型
        2.2.2 问题描述
    2.3 基于频谱效率的信道分配和功率控制
        2.3.1 问题化简
        2.3.2 问题求解
        2.3.3 复杂度分析
    2.4 基于能量效率的信道分配和功率控制
        2.4.1 问题化简
        2.4.2 问题求解
        2.4.3 复杂度分析
    2.5 仿真结果
        2.5.1 仿真参数设置
        2.5.2 加权和速率仿真分析
        2.5.3 加权和能效仿真分析
    2.6 本章小结
    2.7 附录
        2.7.1 定理2.1的证明
        2.7.2 定理2.2的证明
第3章 D2D-underlay系统基于蜂窝与D2D用户非精确CSI和速率最大化的功率以及基站接收矩阵的联合优化
    3.1 引言
    3.2 系统模型及问题描述
        3.2.1 系统模型
        3.2.2 问题描述
    3.3 基于非精确CSI和速率的功率与接收矩阵优化
        3.3.1 问题化简
        3.3.2 问题求解
        3.3.3 收敛性分析
        3.3.4 复杂度分析
    3.4 仿真结果
        3.4.1 仿真参数设置
        3.4.2 RTD算法的收敛性
        3.4.3 与传统蜂窝通信对比
        3.4.4 RTD算法的性能评估
    3.5 本章小结
    3.6 附录
        3.6.1 定理3.1的证明
        3.6.2 定理3.2的证明
        3.6.3 定理3.3的证明
        3.6.4 定理3.4的证明
第4章 D2D-underlay系统基于上行安全和速率最大化的信道、功率以及基站接收矩阵的联合优化
    4.1 引言
    4.2 系统模型及问题描述
        4.2.1 系统模型
        4.2.2 问题描述
    4.3 基于物理层安全的功率与接入控制
        4.3.1 没有D2D通信的场景
        4.3.2 存在D2D通信的场景
        4.3.3 收敛性分析
        4.3.4 复杂度分析
    4.4 仿真结果
        4.4.1 仿真参数设置
        4.4.2 蜂窝用户安全性能仿真分析
    4.5 本章小结
    4.6 附录
        4.6.1 引理4.1的证明
        4.6.2 引理4.2的证明
        4.6.3 定理4.1的证明
第5章 D2D-underlay系统基于蜂窝与D2D用户安全和速率最大化的功率以及基站接收矩阵的联合优化
    5.1 引言
    5.2 系统模型及问题描述
        5.2.1 系统模型
        5.2.2 问题描述
    5.3 基于物理层安全的传输设计
        5.3.1 功率控制以及基站端接收机设计
        5.3.2 非法用户端接收机设计
        5.3.3 收敛性分析
    5.4 仿真结果
        5.4.1 仿真参数设置
        5.4.2 系统安全性能仿真分析
    5.5 本章小结
    5.6 附录
        5.6.1 定理5.1的证明
        5.6.2 定理5.2的证明
第6章 结论与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
参考文献
攻读博士学位期间的研究成果
博士期间参与的项目及获得的科研奖励
致谢



本文编号：4038703