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37200字硕士毕业论文通信工程论文参考文献:D2D通信技术研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:37200字
论点:蜂窝,算法,系统
论文概述:

本文在总结现有算法不足的基础上,首先提出了一种新的 D2D 资源共享算法,该算法采用贪心策略和动态功率控制使得单 D2D 可复用多个蜂窝用户的资源,且不会对蜂窝造成较大干扰。然后又提

论文正文:

第一章导言

1.1主题背景
随着无线通信技术的快速发展,在下一代无线网络中,用户希望获得高速和宽覆盖范围的服务。为此,国际电联已经定义了先进的综合管理技术来满足这些期望。为了支持更多更快的服务,IMT-A系统在100兆赫兹带宽上支持1千兆位的数据速率。现有3G网络架构无法实现这样的速率。考虑到这些限制,当前的主流方案是在宏小区中部署多个微小区,但是随着微小区数量的增加,该方案增加了操作复杂性和设备成本。另一方面,研究表明,现有频谱利用率相对较低,尤其是ISM(工业科学医学)未授权频段,从而刺激了认知无线电技术的研究,使认知用户能够使用蜂窝频谱。然而,认知无线电仍然很难在授权频带上搜索频率空点,而蜂窝网络运营商对于与其他系统共享其授权频谱有所保留。因此,一种类似于认知无线电但受蜂窝网络控制的技术将鼓励蜂窝网络运营商共享其授权频谱。因此,提出了D2D通信技术。它与蜂窝网络共享使用频谱,并通过在用户之间使用D2D通信来增加网络容量。D2D通信可以降低以太网的负载,减少端到端的传输延迟。用户可以直接传输用户平面数据,而无需eNodeB的干预。然而,由于与小区共享频谱资源,将不可避免地出现系统间干扰。因此,D2D通信技术面临的最大挑战是如何设计一种有效的无线电资源管理算法来保证系统的协调运行。虽然许多文献研究了D2D资源共享算法,但都有其局限性,因此有必要设计有效的算法来最大限度地提高频谱利用率。

1.2论文的主要工作和内容结构
本课题来源于国家自然科学基金项目“基于跨层跨系统合作的异构网络融合关键技术研究”。本课题研究D2D系统和LTE系统集成的主要技术,重点研究无线资源管理。研究目标是通过对当前D2D系统网络架构、会话建立和信道测量相关机制的研究,以及对D2D功率分配、资源调度策略和算法的总结,提出自己的D2D无线资源管理算法,从而提高D2D和LTE系统的整体资源利用率,增加网络容量,为用户提供更好的服务。在总结现有算法不足的基础上,本文首先提出了一种新的D2D资源共享算法,该算法采用贪婪策略和动态功率控制,使得单个D2D能够在不对小区造成很大干扰的情况下重用多个小区用户的资源。然后,考虑到多个D2D对同时复用多个蜂窝用户资源的情况,提出了一种基于非合作博弈理论的D2D资源共享算法。在研究过程中,笔者分三个阶段对D2D通信技术进行了研究。在第一阶段,调查相关D2D文件和国际专利,跟踪D2D通信技术的进展,重点是D2D无线电资源管理的国际发展。第二阶段,开发了D2D系统级仿真平台。第三阶段,研究了D2D资源共享算法。在研究现有D2D资源分配算法的基础上,分别提出了基于贪婪策略和非合作博弈理论的D2D资源共享算法,并在自主开发的仿真平台上对算法进行了仿真分析。

第二章D2D通信系统

2.1概述
近年来,3GPP组织提出的LTE系统发展迅速。LTE包括E-UTRA和SAE,其中E-UTRA可以提供更高数据速率的无线接入,SAE定义的核心网络采用平面架构,可以节省运营成本。3GPP目前已经制定了一个关于高级LTE的研究项目,致力于研究新的高级LTE关键技术,以满足高级IMT的要求,包括支持本地区域的高速接入。IMT-Advanced将支持高达1亿的带宽,以满足高速的要求,并支持多种服务类型。未来的无线接入网络在载波频率和带宽方面有很大的灵活性。本文研究了当前处于起步阶段的未来LTE关键技术——设备间通信。在通用移动电信系统中,D2D通信先前被用作UMTS网络下的自组织多跳中继协议[1]。它要求用户设备在指定的时间间隔内监听附近的用户设备,以确定它是否可能成为可能的中继点。2008年4月,高通公司首次在3GPP在中国深圳举行的IMT-Aworkshop会议上提出D2D通信。随后,摩托罗拉还向8.0216亿工作组提交了D2D来文。D2D通信被认为是在智能移动通信-高级背景下提高未来蜂窝网络性能的技术之一。它与协调的多点传输载波聚合和多天线技术一起用于IMT-高级网络。目前,3GPP已将D2D集成到高级LTE中,并提出了D2D设备发现和通信以及直接LTE的概念。D2D的应用场景和服务需求也在讨论之中。欧洲的WINNER+项目也从2009年开始D2D研究,希望能在IMT-Advacned中全面提高小区容量,降低基站负载。
图2.1显示了工作在同一频带的D2D系统和蜂窝网络的示意图。在图中,不仅有通过以太网进行通信的用户设备,还有通过D2D链路直接进行通信的用户设备。然而,D2D连接中的用户设备仍在以太网控制之下。以太网可以限制D2D传输端的传输功率,以减少对蜂窝网络的干扰。在高负载的LTE网络中,基站仍然可以为D2D链路分配资源,而认知无线电在这种情况下很难监控未使用的频谱。D2D可以提供高速多媒体本地服务。例如,在音乐场所安装媒体服务器后,观众可以使用D2D技术从服务器下载相关的宣传视频和图片。只要主机向运营商支付一定的注册费,那么当场馆附近的基站接收到场馆内用户对媒体服务器的请求时,用户和媒体服务器之间就透明地直接建立了D2D链路。如此大量的本地多媒体业务流通过D2D链路传输,而蜂窝网络的语音业务和互联网数据业务不受影响。
目前,有许多标准支持设备间通信。无线局域网(无线局域网)具有低成本、低设备成本和快速接入未经许可的频带(2.4千兆赫)的特点。它采用CSMA/光盘(载波侦听多路访问/碰撞检测)机制,但接入点(接入点)对设备之间的链路没有直接控制。蓝牙配对需要手动设置;Hiperlan是欧洲的无线局域网标准。它的物理层使用正交频分复用技术,但是设备之间的通信链路不能与蜂窝系统共享带宽。摩托罗拉向802.16米工作组提议为D2D通信预留几个正交频分复用符号。上述系统都基于一个共同的假设,即D2D链路使用独立的时频资源,这可以限制干扰,但是资源利用率低,特别是当系统带宽较大时。因此,IMT-Advanced规定D2D通信可以使用蜂窝频谱,从而提高频谱利用率。因此,设计适当的RRM机制来协调蜂窝系统和D2D系统就变得非常重要。目前,D2D的研究主要包括:D2D设备发现机制、D2D会话发起和管理、D2D与蜂窝切换、D2D与蜂窝网络干扰协调等。本章将重点介绍D2D系统当前的关键技术发展。首先,介绍了D2D会话建立机制和相关的信道测量机制。最后,详细讨论了D2D系统的无线资源管理。从无线资源管理的角度,讨论了D2D与蜂窝网络之间的干扰协调问题。

第三章仿真平台设计........18
3.1概述.......18
3.2系统仿真框架.......18
3.3系统模拟功能模块.......20
3.4模拟过程.........26
3.5数据处理.........27
3.6本章摘要.........29
第4章D2D....30
4.1基于动态功率控制的概述....30
4.2系统架构........31
4.3问题分析........32[/溴/]4.4数学模型........33
4.5算法流程........34
4.6模拟结果和性能分析......35
4.7本章摘要........38
第五章基于非合作博弈的D2D资源共享算法........39
5.1概述.......39
5.2非合作博弈论.......40
5.3系统型号.........42

结论

随着无线通信技术的发展,在下一代无线网络中,移动用户期望高速和宽覆盖范围的服务。为此,国际电联已经确定了国际移动通信技术高级要求,以满足这些期望。设备对设备通信技术是国际移动通信技术中的一种先进技术。它将部署在LTE蜂窝网络中,可以与蜂窝网络共享相同的频谱资源,从而有效提高频谱利用率。在这样的网络环境下,如何在保证蜂窝网络性能的同时,协调系统间干扰,最大限度地提高小区内无线资源的利用率,已经成为业界高度关注的热点研究课题。本文就是在这样的背景下展开的。本文的主要内容如下:
(1)调查D2D相关文献和国际专利,跟踪D2D通信技术的进展,重点研究和分析D2D资源共享算法的国际发展趋势,掌握D2D资源共享算法的相关原理和应用场景。
(2)详细研究各种开源系统级仿真器,掌握各种渠道模型和仿真方法,并用C++语言开发D2D系统仿真平台,验证随后提出的D2D资源共享算法。
(3)针对当前D2D资源分配算法没有考虑一个D2D对多个蜂窝用户资源的重用,提出了一种综合考虑资源分配和动态功率控制的联合控制方案,并进行了详细的仿真分析,证明了该算法的有效性。
(4)详细研究了非合作博弈理论的理论基础、各种博弈模型和问题建模方法。将非合作博弈理论应用于D2D通信系统,设计了一个博弈模型,使多个D2D能够重用多个蜂窝用户资源,保护蜂窝性能。仿真结果验证了算法的性能。

参考
[1]多普勒K,铃音M,卡西欧b .设备对设备http://sblunwen.com/txgclw/通信作为LTE-Advancednetworks的基础[J]。《通信杂志》,IEEE,2009年,第47卷,第12期:42-49页。
[2]多普勒K,铃音m .设备间通信:高级LTE网络的功能前景[C]。IEEE国际商会会议,2009 :1-6。
[3]诺基亚公司。用于为D2D通信提供干扰测量的方法和设备。酒吧。编号:美国2010/ 0093364 A1,2010年4月。
[4]詹妮斯P,俞家豪,多普勒k .移动通信系统下的设备间通信[J]。《国际通信、网络和系统科学杂志》,2009年6月,第2卷:169–178页。
[5]詹妮斯·普,科伊武宁五世,里贝罗.2009年春季美国职业技术学院国际会议:1-5。
[6]彭涛,王海明黔西路。混合蜂窝和设备对设备系统中的干扰避免机制[。IEEE第20届太平洋投资管理委员会国际研讨会,2009:617-621。
[7]朱海九男,黄长城,斯里尼瓦桑。2010年10月:368-375。
[8]洪ian X,萨米h .集成到正交频分多址蜂窝系统中的设备间通信的功率控制方案的研究。2010年9月:1775-1780。
[9]贾永红,孙建斌,邦刚。蜂窝网络中设备间通信干扰协调的动态功率控制机制[。IEEE伊斯兰法院联盟国际会议,2011年:71-75。
[10]多普勒K,贾浩宇,佩卡j .设备对设备通信的模式选择,是高级网络[中心的基础。IEEE问题国际会议,2010年:1-6。