基于容量最大化的D2D通信研究.pdf

1、隨著移動(dòng)多媒體通信技術(shù)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新興技術(shù)進(jìn)入了人們的視野，同時(shí)也成為了很多人必不可少的日常需求，互聯(lián)網(wǎng)也從PC端逐漸向手機(jī)端發(fā)展，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)成為了大勢(shì)所趨。而作為無線通信的載體一蜂窩網(wǎng)絡(luò)也必將迎來新的挑戰(zhàn)，手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備的普及，使移動(dòng)用戶對(duì)于帶寬的需求也在飛速的增長(zhǎng)。然而蜂窩網(wǎng)絡(luò)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(dòng)用戶日益增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求成為未來通信需要解決的問題。由此設(shè)備到設(shè)備通信(D2D

2、，Device-to-Device)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
　　D2D通信技術(shù)在通信的過程中，用戶的通信數(shù)據(jù)直接由發(fā)送端傳遞到用戶接收端。通信過程中信道的數(shù)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(shè)備之間通常相對(duì)于基站的距離較近，因此在一定程度上可以減小設(shè)備的發(fā)送功率，同時(shí)也在一定程度上降低了設(shè)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(nèi)復(fù)用

3、蜂窩用戶的頻帶資源，進(jìn)一步提升小區(qū)內(nèi)頻帶的利用率，增加小區(qū)總?cè)萘俊亩诜涓C網(wǎng)絡(luò)中引入D2D通信技術(shù)可提升終端用戶的傳輸速率，提升小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率，并得到更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)質(zhì)量。
　　本文研究了D2D用戶在復(fù)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(chǎng)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(chǎng)景下蜂窩用戶與D2D用戶的資源復(fù)用及分配問題。在傳統(tǒng)的資源復(fù)用分配方案中，通過著色理論將D2D通信對(duì)根據(jù)不同的地理位置

4、分成不同的簇，每一簇中的D2D通信對(duì)復(fù)用同一段頻帶資源，在此基礎(chǔ)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(duì)分為不同的簇，再使用貪婪算法根據(jù)D2D用戶與蜂窩用戶的距離計(jì)算出D2D資源的復(fù)用情況。通過對(duì)本文提出的資源分配方案進(jìn)行仿真，并同基于著色理論的資源分配方案進(jìn)行比較，其仿真結(jié)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?cè)萘俊?br>　　此外，本文還研究了蜂窩與D2D混合網(wǎng)絡(luò)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(gè)信噪比閾值對(duì)用戶的通信方式進(jìn)行選擇，同時(shí)計(jì)算出D2D多播中繼用戶。本文在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，提出了通過使用改進(jìn)的k-medoids算法計(jì)算D2D多播中繼用戶。并根據(jù)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(duì)本文所提出的經(jīng)