LTE系統(tǒng)D2D通信環(huán)境下的資源分配技術(shù)的研究.pdf

1、隨著移動通訊技術(shù)的發(fā)展與越來越多智能終端的使用，近距離通訊與數(shù)據(jù)流量的需求也在日益增加，例如面向特定用戶的特定業(yè)務(wù)、小范圍的社交和商業(yè)活動以及相鄰的用戶之間的近距離數(shù)據(jù)共享。在目前的移動網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)下，如何有效地提升系統(tǒng)容量、提高頻譜效率一直是無線通信領(lǐng)域研究的熱點。D2D通信技術(shù)作為一種將用戶終端直接相連的無線通信技術(shù)，它能夠平滑地應(yīng)用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)中并且可以提升用戶的服務(wù)體驗，因此它被認為是5G蜂窩移動通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2、　　在LTE系統(tǒng)中引入D2D通信，能夠使距離較近的兩個用戶終端不經(jīng)過基站的轉(zhuǎn)發(fā)而直接進行通信。由于D2D鏈路長度較短，D2D通信可以帶來信道、復用以及跳數(shù)增益，能夠增加LTE系統(tǒng)的能量效率和頻譜效率。然而D2D通信引入LTE系統(tǒng)也會給蜂窩網(wǎng)絡(luò)帶來了復雜的干擾，若不能有效地控制干擾，D2D通信的引入就會降低其它用戶的通信質(zhì)量而使得整個系統(tǒng)的總性能降低。因此，本文致力于LTE系統(tǒng)D2D通信環(huán)境下資源分配的研究，在優(yōu)化資源與協(xié)調(diào)干擾方面解決L

3、TE系統(tǒng)和D2D通信混合網(wǎng)絡(luò)所存在的問題，主要的研究內(nèi)容包括以下三個部分:
　　第一部分介紹了本文的研究背景及研究內(nèi)容，包含移動通信的發(fā)展歷史以及D2D通信系統(tǒng)，并且從模式選擇、資源分配與功率控制三個方面概述了D2D技術(shù)國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。隨后，從LTE的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架及其關(guān)鍵技術(shù)、LTE與D2D混合網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、D2D通信的關(guān)鍵技術(shù)、D2D系統(tǒng)的無線資源管理這四個方面介紹了LTE與D2D形成的混合網(wǎng)絡(luò)。
　　第二部分考慮到綠色通信的需

4、求以及終端電池容量的限制，文中針對上行鏈路D2D復用模式下的最優(yōu)能量效率的資源分配問題，在已有研究的基礎(chǔ)上改進了相應(yīng)的算法。首先通過Dinkelbach算法將原來的非線性的分數(shù)規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為容易處理的形式，經(jīng)過轉(zhuǎn)化后的最優(yōu)化問題可以更進一步等效為兩個凸函數(shù)差的形式。然后分別通過求解最值和匈牙利法獲得功率迭代公式與對應(yīng)得資源分配參數(shù)，最后通過Dinkelbach算法迭代取得最優(yōu)解。仿真結(jié)果表明基于能量效率最優(yōu)化的資源分配算法相比其它算法能

5、夠顯著提高D2D用戶的能量效率。
　　最后一部分針對小區(qū)內(nèi)可能存在的多對D2D通信用戶復用多個蜂窩用戶資源的實際應(yīng)用場景，以最優(yōu)化系統(tǒng)吞吐量為目標改進了一種非合作博弈D2D通信的資源分配算法。通過對此情況下的混合網(wǎng)絡(luò)的干擾因素進行分析，建立帶有混合網(wǎng)絡(luò)干擾因子的非合作博弈模型，然后改進了效用函數(shù)和潛在函數(shù)，通過利用改進后的效用函數(shù)與潛在函數(shù)驗證了納什均衡點的存在性與唯一性，說明該博弈模型可以收斂到唯一的納什均衡點。最后將D2D通信