D2D通信中的资源分配方法研究

作     者：李同会 

作者单位：重庆邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：段红光

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：D2D通信 功率分配 信道分配 中继选择 公平性 

摘      要：终端直通技术(Device-to-Device,D2D)是5G的关键技术之一,是指邻近终端间不用基站转发而直接进行通信的一种技术,这使得短距离传输能够与蜂窝传输共存,并通过干扰减少或干扰避免来提高频谱效率。本论文主要研究D2D的资源分配方法,通过优化资源的分配方式来达到降低网络中干扰、最大化系统频谱效率的目的。1.针对目前资源分配方面研究较为单一的情况,本文研究了联合功率分配和信道分配的算法,并分别对直连场景和中继场景进行了分析。直连场景下的资源分配算法分解为三个部分:首先划分用户的发射功率可行域;再在发射功率可行域内求解最优功率分配;最后优化Kuhn-Munkres(KM)算法的匹配顺序,并利用此优化后的KM算法进行信道匹配。另外,提出一种联合用户间的社交关系以及距离因素的中继选择算法,并应用直连中的算法求解此中继下的资源分配问题。仿真结果表明此算法与贪婪算法相比,频谱效率增益提高了10%,D2D容纳对数提高了13%。2.针对上述算法在频谱利用率上的局限性,提出一种考虑公平性的资源分配算法来提高频谱效率和算法适用性。在考虑公平性时,对一个信道上可复用的D2D用户数量进行了限制。在求解此问题时,首先在每个用户的可用信道总数上进行基于单用户注水算法的功率分配;然后迭代分配信道资源,直到共享的信道上的最大允许D2D用户对数目达到上述限制,从而最大化频谱效率。仿真结果表明此算法与贪婪算法相比,频谱效率至少提高了20%,公平性提高了22%。3.针对目前大多数研究D2D通信的资源分配算法存在的问题:该算法只适用于特定场景或者是在指定的条件下,没有一套适用于实际场景的完整的资源分配方案,本文设计出一套可应用于实际场景的资源分配方案。首先计算D2D对的服务优先级,在有空闲资源时,将信道资源优先分配给优先级较高的D2D对;接下来将资源分配给剩下的没有分配到信道的D2D对。本文提出的方案可以协调D2D对与蜂窝以及不同D2D对间的干扰。