基于隨機Petri網的設備到設備通信性能分析.pdf

1、設備到設備(Device-to-Device，D2D)通信是指不經過基站而進行通信的一項技術，藍牙和WiFi-Direct是兩種最廣為人知的D2D技術。將這項技術應用于蜂窩網絡中可以使距離較近的設備直接進行通信，從而提高無線網絡的服務質量、節(jié)省通信資源，同時可以加快一些增值業(yè)務中的設備發(fā)現過程。
　　將D2D技術應用于蜂窩網絡也會給蜂窩網絡帶來額外的干擾，包括D2D鏈路間以及D2D鏈路與蜂窩鏈路間的相互干擾。這就需要蜂窩網絡提供相

2、應的干擾協(xié)調和無線資源管理，從而優(yōu)化通信性能。
　　早期對D2D無線資源管理算法優(yōu)化的研究工作大都基于靜態(tài)干擾模型，即假設D2D鏈路和蜂窩網絡鏈路都處于無限積壓業(yè)務狀態(tài)，使用相同資源的鏈路之間一直存在干擾。本文基于動態(tài)干擾模型對D2D通信系統(tǒng)性能進行研究，假設各鏈路隊列中的業(yè)務數量是有限的，使用相同資源的鏈路之間僅在同時傳輸數據時相互干擾。
　　本文基于動態(tài)干擾模型，并考慮無線信道的快衰落影響，對蜂窩網絡中設備到設備通信機制

3、在正交資源分配、完全復用資源分配以及部分復用資源分配方式下的平均性能進行研究。文章分析了三種資源分配方式下各鏈路的數據傳輸過程，并通過確定與隨機Petri網(Deterministic and Stochastic Petri Net，DSPN)建立相應的有限狀態(tài)馬爾可夫信道模型和排隊模型，用于描述排隊系統(tǒng)的服務過程和資源分配過程。以鏈路接收端的信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)或信干噪比(Signal to

4、Interference plus Noise Ratio，SINR)衡量鏈路信道狀態(tài)，并將鏈路的信道狀態(tài)和隊列長度結合起來表示該鏈路的系統(tǒng)狀態(tài)。引入嵌入式馬爾可夫鏈描述鏈路的系統(tǒng)狀態(tài)，從而使得上述的DSPN模型具備馬爾可夫性。再根據馬爾可夫過程的平衡方程求出各狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)概率，根據穩(wěn)態(tài)概率展開系統(tǒng)性能分析。
　　由于馬爾可夫過程的狀態(tài)空間會隨著用戶數的增加呈指數增長，本文采用模型分解的方法將DSPN模型分為多個子模型，每個子模型表