多帶蜂窩網(wǎng)中D2D中繼通信的中斷性能研究.pdf

1、處于演進(jìn)過(guò)程中的第五代(5G)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可克服現(xiàn)有4G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)，5G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可達(dá)到更高數(shù)據(jù)傳輸速率、更優(yōu)端到端性能、更好的熱點(diǎn)區(qū)域用戶(hù)覆蓋和密集區(qū)域更低時(shí)延覆蓋、更低功耗和更低成本等等。5G多帶架構(gòu)可能含有宏蜂窩小區(qū)、各種小蜂窩(small cell)、無(wú)線(xiàn)中繼和終端直通(D2D，Device-to-Device)網(wǎng)，以滿(mǎn)足不同業(yè)務(wù)QoS需求。因此，D2D技術(shù)正成為了當(dāng)前的一種5G研究熱點(diǎn)。有關(guān)研究表明，在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中引入D2D通信技

2、術(shù)，可以提升小區(qū)吞吐量性能。本文重點(diǎn)研究蜂窩網(wǎng)絡(luò)的D2D中繼系統(tǒng)，分別針對(duì)單中繼和多中繼場(chǎng)景，提出了針對(duì)了中斷性能提升方法。
　　針對(duì)單中繼場(chǎng)景，本文在最基本D2D中繼模型基礎(chǔ)上，提出將基站作為雙向放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼輔助D2D用戶(hù)進(jìn)行通信，從而使直接鏈路和中繼鏈路相結(jié)合，D2D用戶(hù)能在兩個(gè)不同時(shí)隙內(nèi)接收到目標(biāo)信號(hào)。在分析中斷概率時(shí)，本文僅考慮蜂窩用戶(hù)對(duì)D2D用戶(hù)的干擾，得到D2D鏈路中斷概率的精確公式和高信噪比時(shí)的近似形式。并且以中斷概

3、率最小為目標(biāo)，提出了一種最優(yōu)功率分配方案。仿真結(jié)果表明，所提的策略能夠明顯地提升D2D中繼系統(tǒng)的性能，最優(yōu)功率分配方案性能優(yōu)于等功率分配。
　　為了進(jìn)一步增強(qiáng)D2D中繼鏈路的中斷性能，本文提出將基站作為雙向解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼輔助的D2D通信方案。首先，通過(guò)考慮中繼接收功率是否相等，分為對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)兩種情況。并由理論分析得到了中斷概率的精確表達(dá)式。其次，通過(guò)假設(shè)蜂窩用戶(hù)遠(yuǎn)離D2D鏈路，噪聲影響可以忽略，得到中斷概率的下限形式。仿真結(jié)果不僅

4、證實(shí)了相比傳統(tǒng)D2D傳輸，基站作為DF中繼策略的中斷概率明顯減小，還表明了當(dāng)信噪比處于較小范圍時(shí)，該策略性能優(yōu)于放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼。
　　針對(duì)多中繼場(chǎng)景，本文提出一個(gè)簡(jiǎn)單的理論框架分析D2D通信系統(tǒng)的性能，并兼顧蜂窩用戶(hù)的中斷概率。通過(guò)考慮D2D用戶(hù)與蜂窩用戶(hù)之間的同信道干擾，將系統(tǒng)分為共享上行和下行鏈路頻帶兩種情況，同時(shí)對(duì)D2D和蜂窩鏈路的中斷概率理論表達(dá)式行了分析。然后，基于最小化中斷概率為目標(biāo)，本文提出了一種最短路徑路由（SPR）