蜂窩網(wǎng)絡(luò)中模式選擇機制下的設(shè)備到設(shè)備通信性能分析.pdf

1、設(shè)備到設(shè)備通信(Device-to-Device，D2D)通常是指設(shè)備之間不需要經(jīng)過基站等基礎(chǔ)設(shè)施而可以直接進行空口通信的一類技術(shù)。這里所謂的“設(shè)備”既包括人與人(Human-to-Human，H2H)中通過手機、電腦等移動設(shè)備進行通信的“人”，也包括物與物(Machine-to-Machine，M2M)通信中不需要人為參與而進行通信的“物”。與傳統(tǒng)的D2D技術(shù)（如藍牙，Wifi-Direct）相比，在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中引入的D2D技術(shù)具有長距

2、離的通信、工作在授權(quán)頻段、干擾可控、自動連接等優(yōu)勢。
　　模式選擇機制是D2D通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，并與功率控制和資源分配機制具有緊密的聯(lián)系。本文研究了不同資源分配模式下的（半）靜態(tài)和動態(tài)模式選擇機制，并在每種模式選擇機制下建立評價模型，對決定系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標，如平均吞吐量、平均丟包率、平均包時延等進行分析比較，從而確定在不同網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和不同網(wǎng)絡(luò)負載條件下能夠使得系統(tǒng)性能達到最優(yōu)的模式選擇機制。
　　在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中引入D2D

3、通信會帶來額外的干擾問題，包括多條D2D通信鏈路之間的干擾、一條D2D鏈路與一條蜂窩鏈路之間的干擾以及多條D2D鏈路與一條蜂窩鏈路之間的干擾。這就需要蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供相應(yīng)的無線資源管理和干擾協(xié)調(diào)策略，優(yōu)化系統(tǒng)性能。目前對于存在D2D功能的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的研究大多是基于無限非積壓的業(yè)務(wù)模型，即復(fù)用相同頻率資源的鏈路一直相互干擾，所以其干擾模型為靜態(tài)模型，與上述研究不同，本文基于業(yè)務(wù)隨機動態(tài)到達的假設(shè)，只有當(dāng)復(fù)用相同時頻資源的鏈路同時進行數(shù)據(jù)傳輸時才

4、存在干擾，因此干擾模型是動態(tài)變化的。
　　具有D2D功能的終端既可以利用D2D功能進行數(shù)據(jù)傳輸，也可以利用傳統(tǒng)的蜂窩功能進行數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)D2D終端通過D2D功能進行數(shù)據(jù)傳輸時，隊列中數(shù)據(jù)包的到達率服從泊松分布，當(dāng)D2D終端通過蜂窩功能進行數(shù)據(jù)傳輸時，需要通過兩跳的空口，第一跳隊列中數(shù)據(jù)包的到達率服從泊松分布，而第二跳數(shù)據(jù)包的到達過程依賴于第一跳數(shù)據(jù)包的離開過程。
　　建立排隊模型下的馬爾科夫鏈，馬爾科夫鏈中的系統(tǒng)狀態(tài)是為隊列