多小區(qū)D2D通信的資源分配和功率控制研究.pdf

1、近年來(lái)隨著各種移動(dòng)設(shè)備的普及和用戶應(yīng)用需求的不斷豐富，未來(lái)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)必然向著網(wǎng)絡(luò)容量更大、傳輸速率更高和頻譜利用率更的方向發(fā)展。為了更好地增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載能力，提升頻譜使用率，D2D（Device-to-Device）技術(shù)作為一種輔助手段被引入到傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中。D2D技術(shù)具有的優(yōu)勢(shì)包括：高頻譜效率、高數(shù)據(jù)速率、低時(shí)延、低功耗、滿足本地?cái)?shù)據(jù)共享需求和拓展網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍等。然而，每一種新技術(shù)的出現(xiàn)同樣會(huì)帶來(lái)很多問題。D2D技術(shù)的頻譜資源共享

2、同時(shí)會(huì)帶來(lái)干擾問題，包括D2D通信和蜂窩通信之間的干擾和不同D2D通信鏈路間的干擾。目前，干擾消除主要是通過(guò)模式選擇、功率控制和資源分配三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行，并且以前的大部分工作考慮的都是單一小區(qū)中D2D通信的情形，很少涉及多小區(qū)的機(jī)制。而在多蜂窩小區(qū)場(chǎng)景下，一方面，干擾分析變得更加復(fù)雜，除了小區(qū)內(nèi)干擾，還包括小區(qū)間的各種干擾。另一方面，資源分配和功率控制還需要基站間的協(xié)作。所以，本文討論了在多小區(qū)場(chǎng)景下D2D通信的資源分配和功率控制問題，考

3、慮了多小區(qū)D2D通信的干擾情況，并從兩個(gè)不同的角度進(jìn)行了探索性的研究，這對(duì)提升小區(qū)邊緣用戶的通信質(zhì)量和干擾控制具有很大的意義。
　　本文首先針對(duì)用戶數(shù)目增加時(shí)集中式控制方法帶來(lái)的巨大信令開銷的問題，提出了一種半分布式的基于Stackelberg博弈的資源和功率分配算法，通過(guò)多用戶復(fù)用盡可能提高頻譜利用率，同時(shí)，在該算法中的資源分配階段引入了變量CCGI表示信道上的信道增益信息和干擾信息，作為衡量信道的標(biāo)準(zhǔn)和動(dòng)態(tài)調(diào)整的依據(jù)。在這個(gè)算

4、法中，相鄰基站之間只需要交互最大/最小干擾價(jià)格、干擾價(jià)格調(diào)整等信息，而服務(wù)基站和本小區(qū)D2D用戶間只需要干擾價(jià)格、歸一化功率值和其他控制信令的交互，因此只給基站增加有限的信令開銷。由仿真結(jié)果可以看出，相對(duì)于基于能量有效性的分布式資源分配算法，本算法可以提升網(wǎng)絡(luò)整體吞吐量，且不會(huì)帶來(lái)能量有效性方面的很大損失。然后，為了進(jìn)一步提高頻譜資源利用率和實(shí)現(xiàn)更加有效的干擾消除方法，本文從資源分配和功率控制兩個(gè)方面同時(shí)考慮，提出了一種基于圖論的聯(lián)合資