LTE系统中基于干扰受限的D2D通信资源分配方案

摘要

近年来，随着多媒体业务的逐渐流行，用户对数据传输速率的需求也日益增加。然而，蜂窝网络通信能够使用的频谱资源十分有限，使得eNodeB比起以前需要处理更多的业务。为了提供大量多媒体业务可以通过扩展可用频带或布置更多的eNodeB来增加蜂窝网的容量。然而蜂窝网络的无线资源是有限的，而且安装新的eNodeB所需的费用是很高的。因此需要研究如何在维持已有体系架构的同时提高蜂窝网的容量。蜂窝网络中的终端直通(Device to Device，D2D)技术是一种新颖的应用于蜂窝系统中的终端间直接进行通信的技术，它允许移动终端在蜂窝系统的控制下，不经过eNodeB直接进行点到点的通信，是一种允许终端之间通过复用小区资源直接进行通信的技术。与传统的蜂窝通信相比，D2D通信能够节约一半频谱资源，具有低功耗、低延迟、高数据传输速率的特性，因此，对D2D通信进行深入研究是非常有意义的。
　　本文首先介绍了移动通信的发展历史，简要分析了国内外D2D通信的研究现状。随后，对LTE系统架构进行了概述，主要从演进型分组核心网、无线接入网、空口协议这三个方面进行了具体介绍，还说明了LTE系统的无线帧结构和物理资源单位。
　　其次，本文具体介绍了D2D通信系统。简要介绍了D2D通信系统结构及其性能。随后，具体分析了D2D通信系统的几项关键技术，主要包括:D2D对通信建立流程、D2D用户搜索、D2D信道质量估计和用户同步等。然后总结了现有的D2D通信系统中的几项主要的无线资源管理技术，主要从干扰特性、资源分配、功率控制、模式选择这四个方面进行具体介绍。
　　最后，本文提出了一个基于干扰受限的D2D资源分配方案。具体来讲，在基于复用蜂窝网络上行资源的D2D系统模型中，推导了干扰受限区域的覆盖范围，并在此基础上提出了一个基于区域限制的D2D资源分配方案，通过蒙特卡洛仿真对本文所提出模型进行测试，验证其正确性和有效性，并与其他2个方案进行了比较。仿真结果表明，本论文所提出的基于干扰受限的D2D资源分配方案，能够有效控制蜂窝通信与D2D通信之间的干扰，达到了提升整个通信网络总吞吐量的目的。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 移动通信的发展

1．2 研究现状

1．3 论文的研究内容及意义

1．4 论文的主要工作及结构

2 LTE系统概述

2．1 LTE系统架构概述

2．1．1 演进型分组核心网

2．1．2 无线接入网

2．1．3 空中接口协议

2．2 LTE系统的无线帧结构

2．2．1 LTE FDD帧结构

2．2．2 TD-LTE帧结构

2．3 物理资源单位

2．3．1 物理资源块RB

2．3．2 资源单元组和控制信道单元

2．4 本章小结

3 D2D通信系统概述

3．1 D2D通信系统结构

3．2 D2D通信系统性能

3．2．1 D2D通信系统相比蜂窝系统的性能改善

3．2．2 D2D通信仍需解决的问题

3．3 D2D通信系统的关键技术

3．3．1 D2D对通信建立流程

3．3．2 D2D用户搜索

3．4 D2D通信系统的无线资源管理

3．4．1 干扰特性

3．4．2 资源分配

3．4．3 功率控制

3．4．4 模式选择

3．5 本章小结

4 基于干扰受限的D2D通信资源分配方案

4．1 概述

4．2 系统模型

4．3 基于干扰受限的D2D资源分配方案

4．3．1 限制eNodeB受到的干扰

4．3．2 限制D2D接收端受到的干扰

4．3．3 对D2D通信进行资源分配

4．4 仿真结果与性能分析

4．4．1 仿真设定及参数

4．4．2 仿真结果

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献