多跳D2D系統(tǒng)的功率控制與資源分配調(diào)度算法研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)的發(fā)展，未來移動通信系統(tǒng)將面臨如下問題，即可用頻率資源有限和巨大的信令開銷等問題。D2D通信技術(shù)是建立在LTE系統(tǒng)通信基礎(chǔ)上的一種點對點通信方式，其可利用LTE系統(tǒng)中的商用頻率資源和其它非商用頻率資源進行通信，且通信過程可以不經(jīng)過中心基站，直接設(shè)備對設(shè)備直傳通信。因此，D2D通信技術(shù)是解決未來移動問題的有效方案之一。受限于D2D設(shè)備的發(fā)射功率，D2D通信覆蓋范圍相對較小，采用多跳通信的方式可以在一定程度上克服D2D通信這種小

2、覆蓋范圍的缺陷。采用有限頻率通信的D2D用戶間的同頻干擾，成為多跳D2D通信需要克服的問題，本文研究了多跳D2D通信的功率控制、干擾管理及資源分配等問題。
　　論文研究了干擾受限下多跳D2D通信中兩跳場景，而其他多于兩跳的場景可通過時隙劃分的方法轉(zhuǎn)化為兩跳的場景。針對不同調(diào)度機制下的D2D通信的功率控制與干擾管理的問題，本文設(shè)計了不同的調(diào)度算法。該算法是基于當(dāng)全部D2D用戶均由中心基站統(tǒng)一調(diào)度的場景下，全部D2D用戶發(fā)射功率由基站

3、根據(jù)用戶各自的信道狀態(tài)統(tǒng)一優(yōu)化，相應(yīng)的調(diào)度算法是中心式調(diào)度算法。本文將該問題建模為二階錐規(guī)劃問題，由于該問題非凸，采用近似等價變形將問題轉(zhuǎn)化成凸問題獲得原問題的近似最優(yōu)解。通過仿真驗證了該算法在提升系統(tǒng)和速率方面的性能。
　　而對于非基站統(tǒng)一調(diào)度的場景，本文利用博弈論中潛在博弈模型的方法，構(gòu)建了D2D用戶在博弈模型中的效用函數(shù)，再根據(jù)效用函數(shù)的形式建立潛在博弈的潛在函數(shù)，從而證明了博弈存在納什均衡。根據(jù)該潛在博弈模型設(shè)計了相應(yīng)的分

4、布式功率控制算法，并在此基礎(chǔ)上，引入D2D用戶參考干擾門限值以縮短算法迭代次數(shù)。
　　其次，本文研究了兩跳D2D用戶發(fā)射序與資源分配聯(lián)合優(yōu)化的調(diào)度。首先建立發(fā)射序0-1二階錐規(guī)劃問題，并通過雙層線性分支定界算法對該問題進行優(yōu)化。同時，本文還采用ITLinQ算法與發(fā)射序調(diào)度算法相結(jié)合的聯(lián)合優(yōu)化時頻資源的調(diào)度方案。最后，通過數(shù)值仿真，證明在D2D系統(tǒng)中引入發(fā)射序調(diào)度算法后，可在ITLinQ算法優(yōu)化的基礎(chǔ)上進一步提升用戶傳輸速率。

5、>　　另外，本文在前幾個章節(jié)的基礎(chǔ)上，研究了單小區(qū)D2D通信系統(tǒng)非完全同步場景，給出了兩跳D2D用戶間的干擾管理及功率控制算法。在不同鏈路兩時隙之間非完全同步情況下，使用了同一頻帶的中繼會相互干擾。本文的功率控制算法先引入松弛因子得到功率閉式解，通過迭代優(yōu)化該問題中用戶的發(fā)射功率，來減少中繼間的同頻干擾。最后，通過數(shù)值仿真，證明在D2D系統(tǒng)中加入該功率控制算法后，可一定程度上減少用戶之間的干擾。
　　文章的最后對多跳D2D系統(tǒng)功率