LTE集群組播波束賦形與D2D技術(shù)研究.pdf

1、無線組播是一種介于單播和廣播之間的業(yè)務(wù)，通過“一發(fā)多收”的傳輸形式向同一時(shí)頻資源塊上的組播用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，從而提高頻譜效率和擴(kuò)大系統(tǒng)容量。最近，在實(shí)際的公網(wǎng)系統(tǒng)中，組播不僅被廣泛的研究，而且在長期演進(jìn)（Long Term Evolution,LTE）和全球微波接入互操作（World interoperability for Microwave Access,WiMAX）中已經(jīng)形成了多媒體廣播組播業(yè)務(wù)（Multimedia Broadcas

2、t and Multicast Service,MBMS）協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。
　　相比之下，以集群通信系統(tǒng)為代表的專網(wǎng)系統(tǒng)，雖然以組播為主要業(yè)務(wù)，但發(fā)展卻相對(duì)滯后，而且沒有形成統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。因此，為縮短差距，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高速率、低資源占用率的多媒體傳輸，在集群系統(tǒng)中借鑒和研究公網(wǎng)中已有的關(guān)鍵技術(shù)顯得勢(shì)在必行。
　　在空間域，采用多天線技術(shù)，在下行鏈路進(jìn)行波束賦形，可以通過空間分集提高組播用戶的服務(wù)質(zhì)量和基站的覆蓋范圍；在時(shí)間域，

3、針對(duì)組播業(yè)務(wù)的容量受限于群組內(nèi)最差用戶的信道狀態(tài)信息（Channel StateInformation，CSI）這一特性，采用數(shù)據(jù)重傳（Automatic Repeat-reQuest，ARQ）技術(shù)，可以通過時(shí)間分集兼顧組播容量和用戶之間的公平性。
　　因此，本文從時(shí)域和空域出發(fā)點(diǎn)，針對(duì)適用于集群系統(tǒng)下的組播波束賦形技術(shù)和終端到終端（Device-to-Device，D2D）技術(shù)，展開了以下研究工作：
　　第二章，總結(jié)了下行

4、組播波束賦形的基本原理。首先，按照單群組和多群組構(gòu)建賦形模型；其次，在已知CSI下，遵循服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，QoS）與最大最小公平（Max-Min Fair，MMF）準(zhǔn)則闡述組播波束賦形原理，并介紹了半定松弛（SemidefiniteRelaxation，SDR）、隨機(jī)化、以及功率控制等概念；最后，通過仿真，分析組播波束賦形算法的賦形效果。
　　第三章，研究了適用于集群系統(tǒng)下的組播波束賦形方案。首先，針

5、對(duì)集群系統(tǒng)，提出基于用戶波達(dá)角的賦形模型，設(shè)計(jì)相應(yīng)的賦形方案；其次，通過仿真分析組播波束賦形與用戶角度間隔、用戶數(shù)、基站天線數(shù)、信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）或信干噪比（Signal to NoiseplusInterferenceRatio，SINR）等賦形參數(shù)的關(guān)系；最后，提出一種基于用戶角度信息的自適應(yīng)切換賦形方案。
　　第四章，討論了適用于集群系統(tǒng)下的D2D技術(shù)。首先，針對(duì)集群下的組播業(yè)務(wù)，引

6、入D2D技術(shù)，構(gòu)建兩時(shí)隙傳輸模型。其次，在分析成功轉(zhuǎn)發(fā)（Success to Help，SH）、請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)（Asking for Help,AH）兩種中繼選擇策略之后，引入終端（User Equipment，UE）電量信息，提出一種基于能量效率的改進(jìn)方案：成功用戶主動(dòng)服務(wù)（Offering Help,OH），并給出中心式最優(yōu)方案（Central Optimal，CO）；然后，從犧牲成功率換取數(shù)據(jù)量的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了一種基于平均電量信息（A