5G D2D通信建立机制与资源复用技术研究

摘要

随着海量智能终端设备与日俱增和满足用户特定需求的新兴业务方兴未艾，移动通信承载的数据流量爆炸式增长和无线频谱资源紧缺的矛盾日益涌现。增加网络容量、提高频谱利用率和提升由更加丰富的通信模式带来的终端用户体验(QoS)刻不容缓。作为面向5G关键候选技术之一的设备到设备(Device-to-Device，D2D)通信技术，将依托未来移动通信技术超高速率、超大带宽、超大规模接入能力和超大数据处理能力等特征，充分彰显自身优势。D2D通信通过复用蜂窝网络频谱资源以提升系统吞吐量，但同时也带来了D2D设备发现、连接建立和系统用户间干扰等问题，本文重点研究满足特定需求的D2D设备发现机制和降低用户间干扰提升系统吞吐量性能的资源复用算法。
　　论文在介绍D2D通信研究背景、意义和发展现状的基础上，首先针对D2D设备发现过程提出了满足特定需求的不同方案;然后详细分析了D2D通信复用5G蜂窝上行和下行授权频谱资源时不同用户所受的干扰;仿真验证了部分频率复用(FractionFrequency Reuse，FFR)算法相比于其他资源分配算法的优越性;提出了基于FFR的分区资源复用算法和基于FFR的划分复用限制区和通信限制区的资源复用算法，仿真结果表明:D2D复用下行资源时，本文所提的两种算法相比FFR算法均能获得更高的系统吞吐量，同时找出了最大化小区吞吐量的中心区域与小区总面积的比值;另外，考虑到未来蜂窝用户部分数据传输将迁移到非授权频段，因此，分析了引入非授权频段后，D2D复用资源的多种模式，并仿真分析了四种复用模式下的用户吞吐量。结果表明:授权和非授权频谱共存场景下，CUE授权+CUE非授权+D2D复用授权模式下小区用户总吞吐量性能最优。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文研究内容和组织结构

1．3．1 论文研究内容

1．3．2 论文组织结构安排

第2章 5G D2D设备发现与建立连接方案设计

2．1 5G蜂窝网络中D2D通信应用场景

2．2 D2D设备发现和连接建立概述

2．3 5G授权频段D2D通信设备发现方案设计

2．3．1 基于优化发现信号形式的D2D自主设备发现方案设计

2．3．2 网络辅助的D2D设备发现方案

2．4 5G非授权频段D2D通信设备发现方案设计

2．5 基于移动状态的D2D建立连接方案设计

2．6 本章小结

第3章 5G蜂窝网中基于FFR的D2D资源复用算法

3．1 D2D链路与蜂窝链路无线资源分配方式

3．1．1 D2D使用与蜂窝用户正交的无线资源

3．1．2 D2D复用蜂窝用户无线资源

3．2 基于FFR的D2D资源分配算法及干扰分析

3．2．1 基于FFR的D2D资源分配算法

3．2．2 D2D链路复用蜂窝上行授权频谱干扰分析

3．2．3 D2D链路复用蜂窝下行授权频谱干扰分析

3．3 D2D复用蜂窝上行链路资源的FFR算法性能仿真分析

3．3．1 仿真参数及仿真流程

3．3．2 仿真结果及分析

3．4 D2D复用蜂窝下行链路资源的FFR算法性能仿真分析

3．4．1 仿真参数及仿真流程

3．4．2 仿真结果及分析

3．5 本章小结

第4章 5G蜂窝网中基于FFR的D2D资源复用改进算法

4．1 基于FFR的分区算法及仿真分析

4．1．1 分区基本思想

4．1．2 仿真结果及分析

4．2 基于FFR的划分复用限制区和通信限制区算法及仿真分析

4．2．1 划分复用限制区和通信限制区的基本思想

4．2．2 仿真结果及分析

4．3 三种资源复用算法对比分析

4．4 本草小结

第5章 授权与非授权频谱共存场景的资源复用模式选择

5．1 干扰分析

5．2 仿真参数

5．3 CUE授权+D2D非授权

5．4 CUE授权+CUE非授权+D2D复用授权

5．5 CUE授权+CUE非授权+D2D非授权

5．6 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献