LTE-D2D网络中基于综合功率效率的资源分配策略研究

摘要

随着移动多媒体通信技术的逐渐发展，移动通信技术正越发迫切地追求更高的数据传输速率、更强的通信服务能力、更广的移动通信范围等，D2D通信作为一项充满前景和挑战的技术引起了研究人员的普遍关注。D2D通信指两个相邻的移动终端设备之间不通过基站或接入点直接通信，LTE网络中引入D2D通信技术，可以提升系统的频谱利用率和数据传输速率，同时可以减轻基站的负荷、降低通信设备的功率消耗，提高通信设备的电池续航能力等。D2D通信采用的链路增强技术有邻近用户发现、干扰管理、功率控制、模式选择和资源分配等。
　　本文主要对基于LTE网络的D2D通信技术在资源分配方面的特性进行了探索性的研究。首先研究了现有LTE网络下D2D通信常见的资源分配策略，包括D2D通信对基站的干扰最小化策略、系统容量最大化策略、系统功率消耗最小化策略、D2D基本单元功率效率最大化的策略。以功率效率最大化为优化目标，分析了功率二分迭代的资源分配求解算法；其次提出了不依赖于特定效用函数的最优SINR增量迭代求解算法，通过有选择性的增加设备的SINR，使效用函数逐渐逼近最优解。并以D2D基本单元功率效率最大化策略为例，通过 Matlab仿真验证了两种求解算法对资源分配性能的影响。
　　现有资源分配策略多从干扰、功率消耗或系统容量角度出发，实现降低D2D与蜂窝通信链路的相互干扰、最大化系统容量的目标。而功率消耗和系统容量是衡量蜂窝系统优劣的重要性能指标，本文希望以最小的功率消耗获得最大的系统容量是资源分配的目标。因此本文从功率效率的角度出发，即容量与消耗功率的比值，研究蜂窝网络中D2D通信资源分配策略。
　　为同时兼顾单个D2D通信设备的功率效率，需要综合考虑用户功率效率和系统功率效率性能。本文首先从用户的角度出发，提出了一种保障用户最小功率效率的资源分配策略。在此基础上，结合D2D基本单元功率效率的定义，提出了基于综合功率效率的资源分配策略。通过仿真实验，首先研究了D2D发射设备与基站间距离、综合效用函数比例因子对该策略性能的影响，并分析了综合效用函数的有效性。其次，通过与其他资源分配策略的仿真对比，验证了基于综合功率效率的资源分配策略的合理性和有效性。

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第一章 绪论

1.1蜂窝移动通信的发展概况

1.2 D2D通信技术的发展背景

1.3主要研究内容及论文章节安排

第二章 D2D通信技术

2.1 D2D通信技术介绍

2.1.2 D2D通信技术的特点

2.1.3 D2D通信技术的应用场景

2.1.4 与几种近距离通信技术的比较

2.2 D2D通信技术的链路增强技术

2.2.1 邻近用户发现

2.2.2 干扰管理

2.2.3 功率控制

2.2.4 模式选择

2.2.5 资源分配

2.3本章小结

第三章 资源分配策略研究现状及算法研究

3.1研究背景

3.2现有的资源分配策略

3.2.1 干扰最小化策略

3.2.2 系统容量最大化策略

3.2.3 功率消耗最小化策略

3.2.4 D2D基本单元功率效率最大化策略

3.3资源分配策略求解算法研究

3.3.1 功率二分迭代求解算法

3.3.2 最优SINR增量迭代求解算法

3.3.3 仿真对比

3.4本章小结

第四章 基于综合功率效率的资源分配策略

4.1系统模型

4.1.1 研究背景

4.1.2 研究场景

4.2保障用户最小功率效率策略

4.2.1 方法介绍

4.2.2 仿真对比

4.3基于综合功率效率的资源分配策略

4.3.1 方法介绍

4.3.2 性能分析

4.3.3 仿真对比

4.4本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

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