通信類外文文獻(xiàn)翻譯--蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的全雙工通信設(shè)備（譯文）

1、出處： 出處：Kim S, Stark W. Full duplex device to device communication in cellular networks[C]//Computing, Networking and Communications (ICNC), 2014 International Conference on. IEEE, 2014: 721-725.中文 中文 5870 字蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的全雙工通信設(shè)備

2、蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的全雙工通信設(shè)備Sanghoon Kim 和韋恩·斯塔克 密歇根州大學(xué)，安阿伯，MI48109 kimsangh@umich.edu/ stark@umich.edu 摘要——在本文中，我們研究了單波段全雙工通信設(shè)備的性能改進(jìn)，它可以發(fā)送和接收蜂窩網(wǎng)絡(luò)同一頻率的波段。在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，兩個(gè)不同的頻率能夠同時(shí)發(fā)送和接收半雙工無線電。最近，全雙工無線電允許無線節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送和接收同一個(gè)頻段。這表明，對(duì)于短距離通信，它是有作用

3、的。同樣，全雙工通信是適合設(shè)備到設(shè)備（ D2D ）通信的，D2D 通信通常是一個(gè)短距離通信。(D2D)通信是蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的墊片方案，使對(duì)等網(wǎng)絡(luò)對(duì)主蜂窩網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生有限的影響。當(dāng)用戶設(shè)備更靠近其他用戶設(shè)備，而不是基站時(shí)，D2D 通信會(huì)提高使用者之間通信的帶寬效率。當(dāng)全雙工通信用于 D2D 通信時(shí)，本地用戶之間的雙向通信就只需要一個(gè)頻段。全雙工通信提高了 D2D 通信的帶寬效率。我們提出了一個(gè)簡單的全雙工D2D 通信協(xié)議，并對(duì)比傳統(tǒng)蜂窩通信方案來

4、分析該協(xié)議的帶寬增益。I. 簡介無線網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常在帶寬效率或能量效率中受到限制。蜂窩網(wǎng)絡(luò)通常依靠兩個(gè)使用者之間的通信并利用大量基礎(chǔ)設(shè)施來檢查基站。如果兩個(gè)使用者無限接近，那么頻譜和能量的利用就不夠有效，若此次通信包含大量信息，那么效率會(huì)更低。D2D 通信直接發(fā)生在兩個(gè)設(shè)備間，而不需通過一些基礎(chǔ)設(shè)施，當(dāng) D2D 通信是適合的，協(xié)議的設(shè)計(jì)也是適合的，那么D2D 通信就有了決定性的挑戰(zhàn)。設(shè)備到設(shè)備的通信已包含在諸如 IEEE802.11 分布式標(biāo)

5、準(zhǔn)中。在 IEEE 802.11 網(wǎng)絡(luò)中，無線節(jié)點(diǎn)感知到信道，并決定它是否可以發(fā)送一個(gè)分組。在分布式無線網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)采用了碰撞避免機(jī)制，例如 CSMA / CA 或 RTS/ CTS 協(xié)議。當(dāng)一個(gè)接入點(diǎn)（AP）通常用于 IEEE802.11 網(wǎng)絡(luò)時(shí)，AP 不直接控制任何的信道訪問或資源分配。然而，設(shè)備到設(shè)備的通信沒有被應(yīng)用在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中。在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，信息通過基站發(fā)送到目標(biāo)用戶設(shè)備（UE） ?；疽话憧刂菩诺涝L問和分配資源，即使該通信

6、發(fā)生在同一單元的用戶設(shè)備中。圖片１： 雙工通信系統(tǒng)Pt，在距離為 d1 是接收到的信號(hào)功率是：(1) 21P | h | trPd ? ?其中 h 是 Rayleigh 衰落， ，α是路徑損耗指數(shù)。使用 MIMO 時(shí)，在發(fā)射器 2 | h | 1 E ? ? ? ? ?和接收器天線元件之間，該信道在一個(gè)特定的頻率 h 衰弱被替換成衰落矩陣 H。可用于任何類型通信的帶寬相對(duì)相干帶寬是足夠大的，所以衰落是獨(dú)立的。B. 無線電模型我們假設(shè)無線

7、電配備兩個(gè)天線，D2D 模式傳輸天線用于傳輸，而另一個(gè)天線用于接收。我們考慮的情況是，用戶可以在一個(gè)天線傳輸同時(shí)在第二天線接收，如圖 1 所示，然而，一個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射天線所發(fā)送的信號(hào)會(huì)干擾到在同一節(jié)點(diǎn)中的接收天線所接收的信號(hào)。模擬和數(shù)字干擾抵消只能部分取消自干擾。另外，自干擾是不可能被完全地取消的。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)是發(fā)射功率 Pt，殘留的自干擾功率 KPt 量中 K 是自干擾消除因子。隨著傳輸信號(hào)功率的增加，殘留的自干擾也會(huì)增加。當(dāng)兩個(gè)用戶之間

8、的信道是獨(dú)立同分布的快衰落與距離相關(guān)的路徑損耗，完整的雙工通信的 SINR 可以表示為（2） 20ttP d SINR N W KP?? ?是 D2D 通信的發(fā)射功率， 是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離。 t P 2 dC. D2D 通信模型我們假設(shè) D2D 通信只用于同一單元中的用戶設(shè)備，因?yàn)?D2D 通信被基站控制，不同單元的設(shè)備可能不能夠直接通信，否則將是低效的。D2D 通信的帶寬分配將在下一章介紹。要建立 D2D 通信，兩個(gè)步驟是必需的。第

9、一步驟是發(fā)現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)是用來尋找鄰近區(qū)域的可用服務(wù)。當(dāng) D2D 通信支持用戶移動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用程序， D2D 通信的可能性就能被確定下來。用戶設(shè)備需要確定其它裝置是否處于同一單元的鄰近區(qū)域，是否具備 D2D通信能力。這還存在服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議，如 Flashlinq[9] 和 Wi-Fi Direct[10]。 Flashlinq 支持蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)發(fā)現(xiàn)。第二個(gè)步驟是 D2D 通信設(shè)置。用戶設(shè)備要求 D2D 通信到基站和基站確定這兩個(gè)通信方案（D2

10、D 和正常通信）哪個(gè)更高效。當(dāng)確定 D2D 通信比通過基站的通信更有效率，D2D 通信就會(huì)被允許的，相關(guān)資源會(huì)得到分配。在本文中，我們假設(shè)第一個(gè)步驟是成功的，只考慮第二個(gè)步驟和實(shí)際的 D2D 通信。我們假定用戶清楚該信道狀態(tài)，例如路徑損耗和用戶設(shè)備與 D2D 通信之間的衰弱。在如 Flashlinq[9]的協(xié)議中，一種特殊類型的信標(biāo)被用于廣播或發(fā)現(xiàn)服務(wù)，用戶設(shè)備通過聽信標(biāo)來估計(jì)到其他用戶設(shè)備的信道。因?yàn)槿p工通信可以在同一頻帶中傳輸和接

11、收信息，它可以提高一個(gè)單元的帶寬效率。當(dāng) D2D 通信用于同一單元兩個(gè)用戶設(shè)備之間的通信時(shí)，它用的帶寬是基于基礎(chǔ)設(shè)施的通信（FDD）的一半。全雙工 D2D 通信和基于基礎(chǔ)設(shè)施的通信區(qū)別如圖 2 所示。當(dāng)用戶設(shè)備與基站通信，它使用半雙工模式的兩個(gè)天線。當(dāng)用戶設(shè)備采用的是 D2D 通信，它會(huì)采用全雙工通信，各個(gè)方向使用天線 1。D. 基于基礎(chǔ)設(shè)施的通信模型我們假設(shè)基于頻分雙工的蜂窩通信在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用?；诨A(chǔ)設(shè)施的通信會(huì)出現(xiàn)兩種情況。第一