基于LTE网络的D2D多播重传技术研究

摘要

随着无线通信技术的飞跃发展，我国进入了LTE商用时代。移动通信网络朝着更高的传输速率、更大的资源利用率和更高的网络容量发展，对未来的无线频谱资源提出了更高的要求。D2D（device to device，设备到设备）通信作为下一代移动通信系统(IMT-A)中的关键技术，能够显著增加频谱利用率、提高网络的容量。通过D2D通信与增强型多媒体广播多播业务(eMBMS)技术结合，即以D2D通信实现较小范围内的eMBMS业务，在增强和补充网络业务提供能力的同时，可以缓解带宽压力、减轻基站负载。在D2D多播系统中，无线传输信道具有不可靠性。因此，需要采用自动重传请求(ARQ)技术来保证数据的传输质量。传统的重传方式是对丢失数据包进行逐个重传，导致重传次数多，重传效率低下。通过将网络编码技术应用到多播重传中，将各个目的节点的丢失数据包组合重传，可以大大减少D2D多播的重传次数，提高重传效率。
　　本文首先对LTE系统的架构及D2D通信技术进行简介，针对eMBMS及网络编码技术进行了深入分析;然后针对D2D簇的多播场景，通过设计滑动窗将D2D簇内协作重传与网络编码重传结合，设计了基于滑动窗的WMRNC算法，通过理论证明了所提的基于滑动窗的WMRNC算法能够有效地减少D2D簇与基站之间的信令交互，降低基站的负载，避免可能由多播重传引发的“反馈风暴”，并通过仿真分析，证明所提出的算法可以有效地降低多播重传次数，提高多播系统性能;最后，在分析传统的多播重传算法的基础上，得到网络编码增益受限于最差的D2D链路，使得当有D2D终端处在阴影衰落比较严重的地方时，基于网络编码的多播重传不仅自身无法接收到数据包，还将会严重地影响整个多播系统的重传性能。针对这种情况，本文提出了改进型A-NCWBR算法，通过放弃滑动窗内丢包率过大的终端的数据重传以提高整体多播重传性能，设计了新的D2D数据包格式，借鉴LTE网络中的HARQ技术，提出了引入网络编码的D2D终端软信息译码方案，从而提高多播系统的终端译码正确率，降低多播系统的重传次数。通过仿真分析，所提出的方案能够有效地提高传统NCWBR算法的性能。
　　今后可以针对网络编码增益和计算复杂度的折中问题进行进一步的研究。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 D2D通信

1．1．2 D2D关键技术简介

1．1．3 基于网络编码的D2D多播重传技术

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．3 论文主要内容及章节安排

第二章 D2D通信技术与网络编码原理

2．1 LTE系统架构及其重传技术

2．1．1 LTE系统架构

2．1．2 HARQ技术简介

2．2 D2D通信系统架构

2．2．1 D2D通信干扰模型

2．2．2 D2D簇的建立

2．3 eMBMS简介

2．3．1 eMBMS系统架构

2．3．2 eMBMS的业务流程

2．4 网络编码简介

2．4．1 网络编码基本原理

2．4．2 网络编码的应用

2．5 本章小结

第三章 基于网络编码的D2D多播重传技术研究

3．1 引言

3．2 基于网络编码的多播重传的基本思想与理论分析

3．3 D2D网络下基于网络编码的多播重传技术研究

3．3．1 系统模型

3．3．2 基于滑动窗的WMRNC算法

3．4 仿真结果及分析

3．4．1 系统性能衡量指标

3．4．2 仿真结果及分析

3．5 本章小结

第四章 基于D2D多播簇的多播重传算法研究

4．1 D2D多播通信

4．2 系统模型描述及建立

4．3 D2D多播中基于网络编码的多播重传算法

4．3．1 NCWBR算法

4．3．2 改进型A-NCWBR算法

4．4 D2D终端译码流程

4．5 仿真结果及分析

4．6 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

硕士期间研究成果

致谢