基于隨機Petri網(wǎng)的設(shè)備到設(shè)備通信性能分析.pdf

1、設(shè)備到設(shè)備(Device-to-Device，D2D)通信是指不經(jīng)過基站而進行通信的一項技術(shù)，藍牙和WiFi-Direct是兩種最廣為人知的D2D技術(shù)。將這項技術(shù)應(yīng)用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)中可以使距離較近的設(shè)備直接進行通信，從而提高無線網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量、節(jié)省通信資源，同時可以加快一些增值業(yè)務(wù)中的設(shè)備發(fā)現(xiàn)過程。
　　將D2D技術(shù)應(yīng)用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)也會給蜂窩網(wǎng)絡(luò)帶來額外的干擾，包括D2D鏈路間以及D2D鏈路與蜂窩鏈路間的相互干擾。這就需要蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供相

2、應(yīng)的干擾協(xié)調(diào)和無線資源管理，從而優(yōu)化通信性能。
　　早期對D2D無線資源管理算法優(yōu)化的研究工作大都基于靜態(tài)干擾模型，即假設(shè)D2D鏈路和蜂窩網(wǎng)絡(luò)鏈路都處于無限積壓業(yè)務(wù)狀態(tài)，使用相同資源的鏈路之間一直存在干擾。本文基于動態(tài)干擾模型對D2D通信系統(tǒng)性能進行研究，假設(shè)各鏈路隊列中的業(yè)務(wù)數(shù)量是有限的，使用相同資源的鏈路之間僅在同時傳輸數(shù)據(jù)時相互干擾。
　　本文基于動態(tài)干擾模型，并考慮無線信道的快衰落影響，對蜂窩網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備到設(shè)備通信機制

3、在正交資源分配、完全復(fù)用資源分配以及部分復(fù)用資源分配方式下的平均性能進行研究。文章分析了三種資源分配方式下各鏈路的數(shù)據(jù)傳輸過程，并通過確定與隨機Petri網(wǎng)(Deterministic and Stochastic Petri Net，DSPN)建立相應(yīng)的有限狀態(tài)馬爾可夫信道模型和排隊模型，用于描述排隊系統(tǒng)的服務(wù)過程和資源分配過程。以鏈路接收端的信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)或信干噪比(Signal to

4、Interference plus Noise Ratio，SINR)衡量鏈路信道狀態(tài)，并將鏈路的信道狀態(tài)和隊列長度結(jié)合起來表示該鏈路的系統(tǒng)狀態(tài)。引入嵌入式馬爾可夫鏈描述鏈路的系統(tǒng)狀態(tài)，從而使得上述的DSPN模型具備馬爾可夫性。再根據(jù)馬爾可夫過程的平衡方程求出各狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)概率，根據(jù)穩(wěn)態(tài)概率展開系統(tǒng)性能分析。
　　由于馬爾可夫過程的狀態(tài)空間會隨著用戶數(shù)的增加呈指數(shù)增長，本文采用模型分解的方法將DSPN模型分為多個子模型，每個子模型表