異構(gòu)網(wǎng)中能量收集D2D通信的節(jié)能傳輸研究.pdf

1、為應(yīng)對移動(dòng)終端設(shè)備和蜂窩流量的快速增長，現(xiàn)行異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)需要融合其他通信技術(shù)以提高無線通信系統(tǒng)的能效。D2D（Device-to-Device，設(shè)備到設(shè)備）通信技術(shù)是一種可適應(yīng)于未來低功耗發(fā)展需求的有效技術(shù)。但是，由于D2D通信設(shè)備通常是能量受限的，直連通信的優(yōu)勢不能充分發(fā)揮。因此，如果直連通信結(jié)合現(xiàn)行的射頻能量收集技術(shù)，可有效地改善該劣勢，并進(jìn)一步提升無線通信系統(tǒng)的能效。
　　為了解決D2D發(fā)射機(jī)無初始能量時(shí)的有效傳輸問題，本論文研

2、究了Overlay模式下D2D通信系統(tǒng)的高能效資源分配問題。在該系統(tǒng)中，D2D發(fā)射機(jī)首先從基站收集能量，然后與D2D接收機(jī)進(jìn)行通信。相應(yīng)的資源分配算法首先建模為最大化D2D系統(tǒng)能效的非凸優(yōu)化問題。對于該問題的約束條件，我們聯(lián)合考慮了最小所需收集能量、最大信號傳輸時(shí)長以及最小系統(tǒng)吞吐量等。通過應(yīng)用分式規(guī)劃理論，我們將非凸優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的凸優(yōu)化問題。此外，通過表征聯(lián)合了時(shí)間、頻譜和功率分配的最優(yōu)解結(jié)構(gòu)，本論文提出了一個(gè)可獲得最佳方案

3、的迭代資源分配算法。經(jīng)過證明得知，系統(tǒng)能效最優(yōu)解可在D2D發(fā)射機(jī)消耗完所有收集能量的情況下獲得。仿真結(jié)果證明，與兩個(gè)基準(zhǔn)方案相比，本論文提出的聯(lián)合時(shí)間、頻譜和功率優(yōu)化方案可顯著改善系統(tǒng)能效。
　　最后，為了研究高能效D2D通信系統(tǒng)的魯棒性能，本論文研究了所有鏈路具有不理想信道狀態(tài)情況下的資源分配問題。基于分式規(guī)劃技術(shù)和SDP（Semidefinite Program,半正定規(guī)劃）松弛技術(shù)，我們將原始非凸優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換成可求解的凸優(yōu)化