D2D通信中模式選擇和資源分配方案研究.pdf

1、隨著無(wú)線通信的發(fā)展，未來(lái)全球終端用戶數(shù)量呈現(xiàn)爆炸式的增長(zhǎng)，用戶對(duì)移動(dòng)寬帶的需求也會(huì)經(jīng)歷前所未有的上升。然而有限的無(wú)線頻譜資源成為限制現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題，目前緩解無(wú)線頻譜資源匱乏的關(guān)鍵技術(shù)主要包括認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)、密集型網(wǎng)絡(luò)、D2D通信。其中D2D通信技術(shù)作為5G關(guān)鍵技術(shù)之一，允許相鄰用戶之間直接復(fù)用蜂窩小區(qū)資源近距離通信，從而達(dá)到提高頻譜資源利用率的目的。蜂窩網(wǎng)絡(luò)中引入D2D通信技術(shù)，帶來(lái)好處的同時(shí)也存在著蜂窩用戶與D2D用戶

2、之間的同頻干擾問(wèn)題，一定程度上影響了頻譜利用率。目前國(guó)內(nèi)外研究主要圍繞D2D通信會(huì)話建立、模式選擇、資源分配、功率控制等方面來(lái)降低用戶間干擾，其中模式選擇和資源分配是解決干擾問(wèn)題和提高頻譜資源利用率最有效的方式。因此，本文主要從模式選擇和資源分配兩個(gè)方面展開(kāi)研究，最大限度的發(fā)揮D2D通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。本論文的主要工作如下：
　　1、針對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)專用模式下D2D用戶間的干擾問(wèn)題，本文提出了一種專用子信道共享協(xié)議，并在此基礎(chǔ)上，提出了一

3、種聯(lián)合子信道分配和功率分配的D2D通信資源分配方案?；谒岱桨感纬闪艘訢2D用戶和速率最大化為優(yōu)化目標(biāo)，基于信道分配因子、D2D發(fā)射機(jī)功率、蜂窩用戶發(fā)射功率等參數(shù)的混合整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題。在該規(guī)劃問(wèn)題中，基于貪婪算法實(shí)現(xiàn)子信道最優(yōu)分配、基于遺傳算法實(shí)現(xiàn)功率最優(yōu)分配。仿真結(jié)果顯示，本文提出的D2D通信資源分配方案能夠顯著提高D2D用戶的傳輸速率和整體頻譜利用率。
　　2、在蜂窩用戶與D2D用戶共存的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，考慮到信道質(zhì)量對(duì)D2D用戶

4、通信模式會(huì)產(chǎn)生不同影響，本文提出了基于信道增益比值的D2D通信模式選擇和資源分配方案。本方案根據(jù)信道增益比值的大小為D2D用戶分配通信模式，以D2D用戶和速率最大化為優(yōu)化目標(biāo)，運(yùn)用基于貪婪算法的子信道分配方案為不同模式的D2D用戶分配信道，并分別利用拉格朗日乘子法、二分法、遺傳算法為蜂窩信道、復(fù)用信道和專用信道上的D2D用戶進(jìn)行功率分配。仿真結(jié)果表明，相對(duì)于復(fù)用模式，本文所提的基于信道增益比值的D2D通信模式選擇和資源分配的方案，可以更