基于空間泊松點(diǎn)過(guò)程的D2D技術(shù)研究.pdf

1、作為第五代移動(dòng)通信(5G，5th Generation Mobile Communication)的關(guān)鍵技術(shù)之一，終端直通通信(Device-to-Device Communications，D2D)技術(shù)可以顯著地提高系統(tǒng)頻譜利用率和系統(tǒng)容量。但是在蜂窩系統(tǒng)中引入D2D技術(shù)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中干擾變得極為復(fù)雜，使用傳統(tǒng)的分析方法難以對(duì)多小區(qū)場(chǎng)景下D2D通信所帶來(lái)的性能增益進(jìn)行評(píng)估。此外，在傳統(tǒng)的分析方法中，往往假設(shè)蜂窩小區(qū)的形狀是正六邊形或者正

2、方形，這是一種理想化的模型。并且，在這種模型中對(duì)系統(tǒng)覆蓋率、系統(tǒng)容量等性能參數(shù)進(jìn)行評(píng)估時(shí)往往需要進(jìn)行復(fù)雜的系統(tǒng)級(jí)仿真才能得到數(shù)值結(jié)果，計(jì)算過(guò)程十分繁瑣耗時(shí)。為此，本文引入了空間泊松點(diǎn)過(guò)程理論，對(duì)D2D異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象，分別構(gòu)建了單跳D2D通信和協(xié)作D2D通信兩種通信系統(tǒng)的隨機(jī)幾何模型，并利用空間泊松點(diǎn)過(guò)程的相關(guān)定義和性質(zhì)對(duì)系統(tǒng)中主要性能指標(biāo)的表達(dá)式進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得到了較為精確的解析表達(dá)式，這給復(fù)雜的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中D2D通信的性能分析

3、提供了一種十分快捷的解決方案。
　　在單跳D2D通信模型中，本文提出使用隔離區(qū)的方法來(lái)限制蜂窩用戶(hù)(CellularUE，CUE)和D2D用戶(hù)(D2DUE，DUE)的位置分布以減小網(wǎng)絡(luò)中的干擾，并對(duì)系統(tǒng)覆蓋率和單位面積頻譜效率的解析表達(dá)式進(jìn)行了推導(dǎo)。仿真結(jié)果顯示隔離區(qū)能夠顯著地提高CUE的覆蓋率和整個(gè)系統(tǒng)的單位面積頻譜效率，本文還進(jìn)一步探討了隔離區(qū)半徑、D2D通信的最大距離以及D2D通信對(duì)密度三者之間的關(guān)系。
　　在協(xié)作D2

4、D通信模型中，本文提出了三種不同的基于位置信息的中繼選擇策略，分別推導(dǎo)了三種策略的系統(tǒng)覆蓋率的解析表達(dá)式。并將中繼選擇策略和本文提出的一種發(fā)現(xiàn)機(jī)制相結(jié)合，在系統(tǒng)傳輸容量和能量效率兩個(gè)方面對(duì)不同的中繼選擇策略進(jìn)行對(duì)比分析。通過(guò)對(duì)比分析可知，使用ARS(All Relays Selection)策略時(shí)系統(tǒng)覆蓋率最好，但是在具體實(shí)施中考慮了信令開(kāi)銷(xiāo)后它的系統(tǒng)傳輸容量卻比不上DBS(Distance Based Selection)策略，在能量