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LTE系统中基于干扰受限的D2D通信资源分配方案

杨文慧  
【摘要】:摘要:近年来,随着多媒体业务的逐渐流行,用户对数据传输速率的需求也日益增加。然而,蜂窝网络通信能够使用的频谱资源十分有限,使得eNodeB比起以前需要处理更多的业务。为了提供大量多媒体业务可以通过扩展可用频带或布置更多的eNodeB来增加蜂窝网的容量。然而蜂窝网络的无线资源是有限的,而且安装新的eNodeB所需的费用是很高的。因此需要研究如何在维持已有体系架构的同时提高蜂窝网的容量。蜂窝网络中的终端直通(Device to Device, D2D)技术是一种新颖的应用于蜂窝系统中的终端间直接进行通信的技术,它允许移动终端在蜂窝系统的控制下,不经过eNodeB直接进行点到点的通信,是一种允许终端之间通过复用小区资源直接进行通信的技术。与传统的蜂窝通信相比,D2D通信能够节约一半频谱资源,具有低功耗、低延迟、高数据传输速率的特性,因此,对D2D通信进行深入研究是非常有意义的。 本文首先介绍了移动通信的发展历史,简要分析了国内外D2D通信的研究现状。随后,对LTE系统架构进行了概述,主要从演进型分组核心网、无线接入网、空口协议这三个方面进行了具体介绍,还说明了LTE系统的无线帧结构和物理资源单位。 其次,本文具体介绍了D2D通信系统。简要介绍了D2D通信系统结构及其性能。随后,具体分析了D2D通信系统的几项关键技术,主要包括:D2D对通信建立流程、D2D用户搜索、D2D信道质量估计和用户同步等。然后总结了现有的D2D通信系统中的几项主要的无线资源管理技术,主要从干扰特性、资源分配、功率控制、模式选择这四个方面进行具体介绍。 最后,本文提出了一个基于干扰受限的D2D资源分配方案。具体来讲,在基于复用蜂窝网络上行资源的D2D系统模型中,推导了干扰受限区域的覆盖范围,并在此基础上提出了一个基于区域限制的D2D资源分配方案,通过蒙特卡洛仿真对本文所提出模型进行测试,验证其正确性和有效性,并与其他2个方案进行了比较。仿真结果表明,本论文所提出的基于干扰受限的D2D资源分配方案,能够有效控制蜂窝通信与D2D通信之间的干扰,达到了提升整个通信网络总吞吐量的目的。


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