基于LTE的D2D通信信道接入控制策略研究

摘要

随着智能手机的普及，业务数据量也有了爆炸式的增长，对现有的LTE通信网络提出了新的要求。另一方面，基于地理位置等类型的新型服务逐渐兴起。新的业务类型，如车辆间通信也逐渐开始部署。为了应对这些新的趋势，LTE R12版本也开始考虑在LTE蜂窝网中引入D2D直连通信解决方案，借此来为用户设备提供较高的数据传输速率、低时延、较低的能量消耗。然而，要进行D2D直连通信，相应的资源分配与通信模式选择是亟待解决的关键问题。
　　本文提出了一种新的通信模式选择方法以及一种新的D2D资源分配方法，并在NS3仿真平台上对D2D直连通信系统仿真模型进行了设计与实现。
　　本文所提出的模式选择方法综合考虑了D2D直连通信链路的信道质量以及蜂窝移动通信资源和D2D直连通信资源的使用情况等因素，以求将有限的通信资源尽可能的分配给信道质量较高的直连通信链路，进而最大化系统的数据传输速率与频谱利用率。
　　在本文所提出的D2D资源分配方法中，原有的LTE蜂窝通信与新加入的D2D直连通信之间不进行资源复用。LTE系统为D2D直连通信预留一部分资源，来供D2D直连通信使用，这些资源与LTE通信资源相互正交，因此D2D直连通信与蜂窝通信之间不存在干扰。本文所提的D2D资源分配方法，允许D2D直连通信链路间进行资源复用。在进行资源分配时，以最大化频谱效率为标准，针对新的D2D直连通信链路，首先考虑复用已被分配的资源，如果无法复用已被分配的资源，再对其分配新的资源。另外，本论文所提的资源分配方法，允许一个UE同时存在多条D2D直连通信链路，且允许D2D直连通信与蜂窝通信同时存在。
　　除此之外，本文基于NS3仿真平台的LTE模块，对D2D直连通信系统仿真模型进行了设计与实现。在本文实现的D2D直连通信系统仿真模型基础之上，对本文所提出的D2D模式选择方法和资源分配方法进行了仿真，仿真结果展示了不同参数配置下的小区通信性能。仿真结果表明，在LTE蜂窝网中加入D2D直连通信能够有效的提升小区的频谱效率及吞吐量，与现有的通信模式选择方法及D2D资源分配方法相比，本文所提出的算法具有更好的性能。

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缩略词表

第一章 绪 论

1.1研究背景与意义

1.2本文的研究内容与主要贡献

1.3本论文的结构安排

第二章 LTE系统介绍及其与D2D通信的融合

2.1 LTE系统简介

2.2 D2D通信简介

2.3 D2D通信应用场景

2.4 LTE基础上的D2D通信概述

2.5本章小结

第三章 D2D通信资源分配及模式选择方法

3.1现有的模式选择方法及D2D资源分配方法

3.2通信模式选择方法

3.3 D2D资源分配方法

3.4算法复杂度分析

3.5本章小结

第四章 基于NS3的LTE-D2D仿真模型设计与实现

4.1仿真平台介绍

4.2 LTE-D2D通信系统架构介绍

4.3 LTE-D2D仿真模型设计

4.4基于NS3平台的具体实现

4.5本章小结

第五章 通信模式选择方法与D2D资源分配方法仿真与分析

5.1仿真场景介绍与参数配置

5.2仿真结果展示及分析

5.3本章小结

第六章 全文总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果