D2D通信系統(tǒng)的干擾協(xié)調(diào)與資源優(yōu)化.pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)、云計算等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)極大地豐富了人們的生活，成為很多人必不可少的日常需求。大規(guī)模集成電路的發(fā)展使得手持移動終端強(qiáng)大到能夠承載各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用?；ヂ?lián)網(wǎng)也從面向個人電腦往面向移動終端發(fā)展，由此而生的“移動互聯(lián)網(wǎng)”成為當(dāng)下的熱潮。作為移動互聯(lián)網(wǎng)的主要網(wǎng)絡(luò)載體，蜂窩網(wǎng)承載的數(shù)據(jù)已從傳統(tǒng)的語音和文本等簡單格式，發(fā)展為視頻、語音和文本等多種類型的復(fù)雜多媒體格式。這對于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計是極大的挑戰(zhàn)。用戶對于無線通信帶寬需求的不斷增長和蜂窩網(wǎng)絡(luò)有限的無線

2、資源供應(yīng)成為主要的矛盾。如何提高有限頻譜的利用率是蜂窩網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的重要方向。提高頻譜的空間復(fù)用是近幾年來蜂窩網(wǎng)絡(luò)研究的重點。其中，D2D通信(Device-to-Devicecommunication)技術(shù)利用通信雙方的近距離特性，通過復(fù)用無線資源的方式提高了頻譜的空間復(fù)用，成為近年來研究的熱點。
　　本文首先研究了D2D通信在同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下的干擾協(xié)調(diào)問題。雖然D2D通信復(fù)用蜂窩用戶的無線資源必然會對蜂窩用戶造成同頻干擾，但由于D2D通

3、信雙方之間的距離較近，所需要的發(fā)送功率相對較低，因此，合理地分配D2D用戶的復(fù)用資源并控制其發(fā)送功率可以在保證一定的用戶服務(wù)質(zhì)量(QualityofService，QoS)的條件下提高頻譜效率。針對同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下的D2D干擾協(xié)調(diào)問題，本文首先提出了一種基于部分位置信息的功率控制和信道分配方法。我們以中斷概率來表征用戶QoS，在D2D用戶周圍規(guī)劃出一個干擾受限區(qū)域。系統(tǒng)為D2D用戶分配干擾受限區(qū)域外的蜂窩用戶的信道，使得用戶中斷概率低于門限。

4、所提的方法對信息需求少，僅需用戶距離基站的一維距離信息，計算復(fù)雜度低。其次，我們對上述思想進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，并將改進(jìn)后的思想應(yīng)用到多小區(qū)蜂窩網(wǎng)絡(luò)下的D2D干擾協(xié)調(diào)，提出了可接入?yún)^(qū)和可復(fù)用區(qū)的概念，為多小區(qū)下的D2D通信提供了一種信息需求少、復(fù)雜度低的功率控制和信道分配策略來協(xié)調(diào)干擾。
　　其次，本文研究了D2D通信在異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)下的資源優(yōu)化問題。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)指宏蜂窩與小蜂窩共存的蜂窩網(wǎng)絡(luò)。小蜂窩技術(shù)是另一項利用用戶的近距離特性實現(xiàn)無線資

5、源空間復(fù)用的技術(shù)。低功率的小型蜂窩接入點或者叫小基站可以被用戶或者運營商部署在熱點或者宏基站覆蓋盲區(qū)，形成小范圍的蜂窩網(wǎng)絡(luò)為用戶提供接入服務(wù)。小蜂窩技術(shù)是另一項蜂窩網(wǎng)絡(luò)研究的熱點，未來的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也很可能成為宏蜂窩與小蜂窩異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。在這樣的背景下，我們考慮D2D通信在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的資源優(yōu)化問題。首先，我們研究了D2D通信在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下的模式選擇問題。我們提出了兩種新的D2D通信模式，因此在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中D2D通信具有五種可選模式，分別為復(fù)用宏蜂窩

6、信道模式、復(fù)用小蜂窩信道模式、專用模式、宏蜂窩模式和小蜂窩模式。同時，我們對基于系統(tǒng)能量效率的模式選擇問題進(jìn)行建模分析。其次，我們考慮了D2D通信作為中繼技術(shù)的資源優(yōu)化問題。D2D通信實現(xiàn)了蜂窩終端間的直連通信，因此未來的蜂窩終端可以作為中繼，幫助小蜂窩覆蓋范圍外的用戶接入到小基站。對于處于宏蜂窩邊緣而距離小基站較近但又不在其覆蓋范圍內(nèi)的用戶來講，D2D中繼可以有效提高用戶體驗。我們以QoS保障條件下的用戶功耗最低為資源優(yōu)化目標(biāo)，設(shè)計了