多跳D2D通信资源分配和路由选择算法研究

作     者：席海鹏 

作者单位：兰州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨凌

授予年度：2018年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：多跳D2D通信 资源分配 网络编码 QoS感知 路由选择 地理位置路由协议 

摘      要：随着移动互联网的普及,无线通信网络对数据传输速率的要求越来越高,如何提高有限频谱资源的利用率成为当前研究的热点。终端直通(Device-to-Device,D2D)技术具有设备功耗低、网络时延短、覆盖范围广、数据传输速率及频谱利用率高的特点,是未来5G通信网络的关键技术之一。D2D通信为大容量移动业务的卸载提供了一种新的方式,即通过多跳的方式进行业务的卸载。D2D多跳传输的关键问题一方面是如何利用网络编码进一步提升传输容量,设计传输资源分配方案;另一方面是如何在多跳传输下利用D2D的短距离通信功能进行路由选择,从而使得传输更加有效和稳定。本文主要针对上述两个问题展开研究。在研究多跳D2D通信的基础上,为了进一步扩展D2D通信在数据传输速率及频谱利用率上的优势,引入网络编码辅助的多跳传输机制,针对特定通信环境,提出了随机线性网络编码辅助多跳协作中继(Random linear Network Coding based Multi-hop Cooperative relaying,RNCMC)方案。该方案将空闲蜂窝用户作为中继节点,解决多个协作中继、D2D对用户和空闲蜂窝用户之间上行链路的资源分配问题,并将该问题规划为最大化系统可达速率问题,提出了QoS感知贪婪多跳资源分配算法。仿真实验表明,提出的资源分配算法在保证QoS服务质量的前提下,能有效提升D2D通信系统的满意度以及系统和速率。为了解决D2D通信移动节点的位置信息偏差对位置路由选择带来的影响。本文提出了基于协作簇的地理位置路由(Cooperative Cluster based Geographic Routing,CCGR)算法,以减少地理位置误差对无线流量卸载带来的影响。算法将协作簇看作是一个虚拟的中继节点,其主要任务是机会接收和协作发送。机会接收通过分集方式提升链路稳定性,而协作发送扩展了无线发射距离。仿真结果表明,提出的基于CCGR算法的协作传输方式在链路稳定性方面远远优于传统的非协作传输方式。