基于容量最大化的D2D通信研究.pdf

1、隨著移動多媒體通信技術的飛速發(fā)展，互聯(lián)網、云計算等新興技術進入了人們的視野，同時也成為了很多人必不可少的日常需求，互聯(lián)網也從PC端逐漸向手機端發(fā)展，移動互聯(lián)網成為了大勢所趨。而作為無線通信的載體一蜂窩網絡也必將迎來新的挑戰(zhàn)，手機、平板電腦等移動設備的普及，使移動用戶對于帶寬的需求也在飛速的增長。然而蜂窩網絡中能夠使用的帶寬是有限的，如何在帶寬有限的條件下保證移動用戶日益增長的業(yè)務需求成為未來通信需要解決的問題。由此設備到設備通信(D2D

2、，Device-to-Device)技術應運而生。
　　D2D通信技術在通信的過程中，用戶的通信數據直接由發(fā)送端傳遞到用戶接收端。通信過程中信道的數量由兩條減少到一條，從而節(jié)省了帶寬。由于采用D2D通信的設備之間通常相對于基站的距離較近，因此在一定程度上可以減小設備的發(fā)送功率，同時也在一定程度上降低了設備的功耗。此外D2D通信所使用的頻帶資源與蜂窩用戶所使用的頻帶資源相同，由于D2D發(fā)射功率較小的特性，D2D用戶可在一定范圍內復用

3、蜂窩用戶的頻帶資源，進一步提升小區(qū)內頻帶的利用率，增加小區(qū)總容量。從而在蜂窩網絡中引入D2D通信技術可提升終端用戶的傳輸速率，提升小區(qū)的網絡帶寬利用率，并得到更優(yōu)質的服務質量。
　　本文研究了D2D用戶在復用蜂窩用戶頻帶資源的條件下資源的分配問題，以及單小區(qū)場景下D2D多播中繼用戶的選擇問題。首先本文研究了單小區(qū)場景下蜂窩用戶與D2D用戶的資源復用及分配問題。在傳統(tǒng)的資源復用分配方案中，通過著色理論將D2D通信對根據不同的地理位置

4、分成不同的簇，每一簇中的D2D通信對復用同一段頻帶資源，在此基礎上，本文提出了基于模糊C均值(FCM)算法和貪婪(greedy)算法的資源分配方案，首先通過FCM算法將D2D通信對分為不同的簇，再使用貪婪算法根據D2D用戶與蜂窩用戶的距離計算出D2D資源的復用情況。通過對本文提出的資源分配方案進行仿真，并同基于著色理論的資源分配方案進行比較，其仿真結果證明了所提出方案的有效性。相比于著色理論的資源分配方案，基于FCM算法與貪婪算法的資源

5、分配方案有效地提高了小區(qū)的系統(tǒng)總容量。
　　此外，本文還研究了蜂窩與D2D混合網絡中D2D多播中繼用戶選擇方案。在傳統(tǒng)的多播中繼用戶選擇方案中，通過算法求出基站與D2D多播中繼用戶的信噪比閾值，并通過這個信噪比閾值對用戶的通信方式進行選擇，同時計算出D2D多播中繼用戶。本文在此基礎上進行了改進，提出了通過使用改進的k-medoids算法計算D2D多播中繼用戶。并根據中繼用戶與基站的信噪比判斷其余終端的通信方式。通過對本文所提出的經