LTE-A网络下减轻带内散射干扰的D2D邻近用户发现算法研究

摘要

端到端（Device to Device,D2D）通信是下一代无线通信的关键技术之一，与传统蜂窝网络通信通过基站转发实现用户间通信不同，D2D通信在收发用户间使用直传链路，是一种高频谱效率、低功率消耗的短距离通信技术。此外，它还能有效降低基站负载，并能够实现蜂窝覆盖网络之外用户间的通信。3GPP组织已将D2D通信纳入长期演进系统（LTE-A）的标准化进程，在 LTE-A系统中，D2D主要应用在采用直接通信的公共安全场景以及以邻近用户发现为基础的商业应用。
　　D2D邻近用户发现是用户告知自己的存在或发现邻近的其他用户的一项操作，是实现D2D通信的前提。但在LTE-A网络中，D2D发现的引入会对现有的蜂窝网络带来一定的影响，这主要是由于D2D发现与上行物理信道使用资源为频分多路复用的资源结构所导致的带内散射干扰问题造成的。带内散射的存在将造成物理上行控制信道（PUCCH）信号接收质量的下降，而PUCCH信号的性能与下行链路的混合自动请求重传（HARQ）过程高度相关，因此，不对带内散射干扰进行有效处理，会造成系统吞吐量下降。现有研究中，对该问题的解决方法有资源分组以及开环功率控制。资源分组的方法对D2D发现性能影响较小，但是仅保证部分PUCCH的传输质量得到提升，而另一部分PUCCH信号的信干噪比（SINR）低于干扰处理之前；而开环功率控制的方法虽然可以有效提高PUCCH信号的SINR，但由于D2D发现信号功率有所减小，因此发现性能恶化。
　　本文首先对蜂窝网络下 D2D邻近用户发现基本流程设计进行研究，结合3GPP标准会议中对D2D发现的建议进行发现流程设计，实现对D2D发现性能的保证；然后针对现有带内散射干扰处理策略的不足，提出一种基于资源分组与开环功率控制的方法，该方法以本文设计的D2D发现流程为基础，根据D2D用户在eNB的参考信号接收功率（RSRP）将用户分为两组，发现资源也相应的以时分的方式分为两组。由于RSRP高的D2D用户带来的干扰问题更为严重，因此对该组进行开环功率控制。所提出的方法能够在保证 D2D发现性能的基础上损失较小的基础上，提高 PUCCH的SINR，减小带内散射干扰带来的影响。
　　最后，本文根据第三代合作伙伴项目（3GPP）中对D2D发现的仿真参数进行了所提算法的仿真，验证了算法的合理性及有效性。论文成果为D2D技术在未来移动通信系统中的应用提供了较强的理论支撑。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2蜂窝网络架构下D2D通信研究背景及研究现状

1.3论文结构安排

第二章 LTE-A网络下的D2D通信

2.1 LTE-A网络架构

2.2 D2D通信技术简介

2.3 D2D关键技术

2.4 LTE-A网络中D2D通信的标准化进程与展望

2.5本章小结

第三章 D2D邻近用户发现算法

3.1 D2D邻近用户发现流程设计研究

3.2 D2D邻近用户发现流程设计

3.3本章小结

第四章 减轻带内散射干扰的D2D邻近用户发现算法设计

4.1 D2D通信中带内散射产生原因及分类

4.2 D2D邻近用户发现带内散射干扰减轻方法仿真及性能分析

4.3减轻带内散射干扰的D2D邻近用户发现方法

第五章 总结与展望

5.1本文总结

5.2未来工作展望

参考文献

致谢

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