一种用于5G机动专网的D2D接入认证技术

终端直通(D2D)作为5G的关键技术,在5G机动专网上具有广阔的应用前景,但D2D的安全性是该技术面临的重要挑战.本文先分析5G机动专网下的D2D网络架构和面临的安全威胁与需求,提出了一种基于5G-AKA的身份注册、DH密钥交换的身份认证与密钥协商方法,再通过对协议的性能分析,证明该方法可以实现数据机密性和完整性保护,...     

一种5G异构云无线接入网络的D2D资源分配算法

为了解决设备对设备(Device-to-Device,D2D)资源共享带来的信号干扰问题,提出了一种5G异构云无线接入网络的D2D通信资源分配算法.在保证服务质量的前提下,将宏用户设备的频谱资源分配给D2D和中继用户设备,并且把资源分配问题看作一对一的匹配博弈.采用婚姻匹配理论,得到初始的匹配方案.在初始匹配的基础上,提出了一种遵循卡尔多-希克斯(Kaldor-Hicks)原则的资源交换策略,以提高系统的吞吐量.仿真结果表明,该资源分配算法收敛较快,与现有方案相比,能使系统吞吐量提升15％以上,能给系统用户带来约10％的增益,并且有较强抗信道干扰能力.     

D2D技术在5G通信中的应用

移动通信从第一代仅仅能通话的模拟移动电话到如今4G以及成熟商用,移动互联网呈现飞速发展的模式下.当前时期,智能设备的大规模普及以及移动网络需求的急剧增长,对5G的无线通讯技术的更新需求也是显得十分迫切.在5G移动通信的研究过程中,主要有两点.一点是,对于传统的移动通信性能要加强,例如网络用户容量、频谱利用率都需要提供,因为日益减少的频谱资源使得频谱资源尤为宝贵;另外一点,多制式的通信模式给用户带来的使用体验和蜂窝网络的业务扩张是另外一个研究热点.对于5G通信中的"潜力"技术,设备到设备通信(Device-to-Device,D2D)可以提高整体性能,使得体验上升、应用拓展等潜力,因此是如今一大热点.本文即是对D2D在5G通信中的应用进行了探讨.     

蜂窝网络中D2D通信的分析与建模

设备与设备间（D2D）通信因其具有诸多优点如有效提高频谱效率、减少通信时延、降低设备能耗等而作为下一代蜂窝网络中的关键技术。本文首先分析了蜂窝网络中D2D通信的分类。其次,运用随机几何数学工具,对蜂窝网络中的蜂窝用户和D2D用户进行数学建模并使用基于距离的模式选择策略分析蜂窝网络中D2D通信的最优平均信息速率及最优的蜂窝用户与D2D用户配比。最后通过MATLAB仿真平台验证结论的正确性及可行性。     

面向5G的毫米波D2D通信技术综述

第五代移动通信系统(5G)是面向2020年以后需求的新一代移动通信系统,将满足未来大规模机器通信、超可靠和低延迟通信等应用场景的需求。为了满足5G移动通信中网络业务不均匀性和热点地区业务高速数据分发的需求,需要大力发展新的系统架构以及无线传输理论。结合国内外移动通信发展的最新趋势,讨论了D2D通信、毫米波无线传输以及毫米波D2D通信的发展历程、技术特点、应用场景以及关键技术,并对毫米波D2D通信的未来研究热点进行展望。     

一种基于容量最大化的D2D通信资源分配算法

在蜂窝网络中,设备到设备(Device-to-Device,D2D)通信技术通过使D2D用户复用蜂窝用户的频谱资源来有效提高系统的频谱效率。但是,频谱复用会造成蜂窝用户和D2D用户之间的干扰,影响整体的通信质量。在保证二者的用户服务质量的前提下,提出了一种以系统容量最大化为目标的资源分配方法。由于所建立的优化问题是一个混合整数非线性问题,因此将问题分解为功率控制和信道分配两个子问题。通过在有限集中搜索最优解来解决功率分配这一非线性规划问题,然后利用改进后的匈牙利算法实现信道资源的分配。仿真结果表明,此算法能够有效提高蜂窝网络的系统容量。     

一种应用于5G非授权频段通信的低时延随机接入机制

针对5G非授权频段通信(NR-U)场景,该文提出一种新型的低时延随机接入机制。该机制分别在随机接入回复窗口(RARW)与竞争窗口中加入了信道空闲计时器,来减少UE因在非授权频段进行竞争接入所引起的时延;此外该机制还加入了请求发送/允许发送机制,来解决隐藏节点对随机接入过程的影响。该机制可降低传统机制中由于未考虑非授权频段特性及隐藏节点问题所引起的随机接入时延问题。该文首先对NR-U场景中的传统随机接入机制进行分析并进行问题定位;其次,提出新型随机接入机制的网络实体交互流程,建立新型机制与传统机制中的网络实体交互时序模型;最后以数学推导和仿真的方法对新型机制与传统机制进行对比评估,相关结果显示出新型机制在平均耗时方面的优势。     

适用于D2D通信复用蜂窝网络下行资源的干扰抑制方法

因为蜂窝通信和D2D通信复用相同的小区下行资源,所以这两类通信的内干扰的现象必须引起我们足够的重视。因此,本文将会简要的讨论一下适用于D2D通信复用蜂窝网络下行资源的干扰抑制方法,以便能对科研工作者和学者产生一定的参考价值。     

5G网络中吞吐量最优的D2D通信模式选择

针对在5G通信网络中,联合资源分配方式下的D2D(Device-to-Device)通信模式选择问题,提出了利用启发式算法代替匈牙利算法对D2D的模式选择进行优化的通信模型;本算法在保证了D2D通信对尽可能多接入的同时,最大化系统总吞吐量。分析结果说明,此算法能显著优化系统总吞吐量,减少用户之间的通信干扰,证明了该通信模型的合理性和高效性。     

随机接入机制在5G非授权频段通信中的应用

传统5G非授权频段通信方法下,通信信道接入请求冲突较多,用户设备接入网络的成功率较差.为此,提出随机接入机制在5G非授权频段通信中的应用.检测通信信道的信道能量,选取未被占用的通信信道,通过竞争随机接入机制,在信道中接入5G非授权频段,信道产生冲突时退避竞争失败的非授权频段,确保接入请求无碰撞,最后计算基站信号的信噪比...     

Joint relay selection and resource allocation in cooperative device-to-device communications

Device-to-device (D2D) communications allow proximate cellular user equipments (UEs) to communicate with each other directly under the control of base station (BS). In this paper, considering the selection relaying (SR) rule which allows a subset of potential relays to forward the source’s data to the corresponding destination, we first establish a multi-relay system model where a D2D UE can act as not only a source but also a potential relay for another D2D link, and then analyze the cooperation behaviors among selfish UEs. Next a simple strategy is proposed to deal with the relay selection problem, and then the fair and efficient resource sharing problem among cooperating D2D UEs is formulated as a bargaining game. Since the game function is non-convex, we turn to an iterative method by introducing an auxiliary function to get the proportional fair resource allocation results. The system efficiency and fairness are proved by numeral simulation results.     

基于安全中断概率的D2D安全接入策略

针对D2D蜂窝系统通信安全性受资源限制的问题,考虑到蜂窝链路和D2D链路的同频干扰能够为两者带来安全增益,基于此,提出一种基于安全中断概率的D2D用户接入策略。首先理论分析了蜂窝用户和D2D用户的安全中断概率,并给出了基于安全中断概率最小化的D2D用户功率优化算法。在上述分析的基础上,选择安全中断概率最小的D2D用户接入复用蜂窝用户的无线资源,同时提高D2D通信链路和蜂窝上行链路的安全性。最后,仿真结果证明了所提算法的有效性。     

基于模糊控制的启发式工作流引擎负载均衡策略

针对分布式工作流引擎中的负载均衡问题,提出了一种新的算法,即启发式模糊算法,将传统控制理论中的模糊控制和启发式策略应用到了工作流负载均衡中。最后在一个基于JINI的分布式网络系统中实现了该算法,并且给出了其与其他几种经典算法进行比较的实验结果。结果表明,启发式模糊算法提高了工作流引擎服务的整体响应时间,使得资源得到了更加合理的利用。     

端到端无线信道信号幅度和多普勒谱分布研究

利用理论和实验相结合的方法研究了室内宽带端到端(Device-to-Device,D2D)无线信道信号的幅度和多普勒频谱分布.结果表明:在不同的场景下,D2D信号幅度分布服从单瑞利、双瑞利和多瑞利的复合分布;在二维(Two-Dimension,2-D)和三维(Three-Dimension,3-D)散射环境下随电波到达角的分布不同,D2D信道多普勒频谱将遵循不同的分布规律.通过理论和实验结果的比较研究验证了本文结果的正确性.     

改进的粗集属性约简的启发式算法

提出了一种改进的粗集属性约简的启发式算法。寻找粗集理论的最小属性约简已经被证明是NP难题,一般采用启发式算法来寻找近似最优解,但求得的约简有冗余属性存在的问题。针对一般启发式算法的不完备性,利用粗集理论中的属性依赖度和属性重要度,构造启发式信息,并在算法中增加了消除冗余的二次约简过程,得到一种改进的启发式算法。最后通过实际算例分析,验证了该改进算法的有效性。     

Joint power allocation and channel assignment for device-to-device communication using the Hungarian model and enhanced hybrid Red Fox-Harris Hawks Optimization

Multihop device-to-device (D2D) communication is a promising advancement since it allows wireless users in close proximity to communicate directly with one another without using base stations (BSs). With two nearby users, this technology intends to keep up with the accelerating development of mobile devices and the rising demands of local traffic loads. High-data-rate short-range transmission is made possible by this paradigm, which also lowers network backhaul expenses while improving end-user experience, spectral efficiency (SE) and network coverage. In order to maximize the cell's overall sum rates, this article examines the problem of selecting the optimal M-D2D linkages and cellular users (CUs) to form spectrum-sharing partners while taking quality of service (QoS) and energy efficiency (EE) needs into consideration. This study examines the use of a channel assignment system and a power allocation technique to manage interference in D2D communication scenarios involving many hops (more than one hop). The suggested channel assignment approach is based on the Hungarian method, but the power allocation system is based on the time-efficient enhanced Harris hawks optimization (HHO) and red fox (RF) algorithms. A genetic algorithm (GA)-based methodology and various baseline approaches are used to compare the effectiveness of the suggested system. Because it combines exploitation and exploration using a memory-based local search methodology and a perturbation mechanism, the suggested approach outperforms the GA in simulations. The results clearly demonstrate that the suggested method increases EE by up to 13% by producing the appropriate channel and power assignment for CUs and M-D2D users.     

求解带度约束多播路由问题的启发式遗传算法

为了能够有效求解带有度约束的多播路由模型，融合启发式算法与遗传算法，利用染色体作为启发信息，设计了一种求解该模型的混合遗传算法。该算法不但避免了直接对树形数据结构编码所带来的困难，而且具有快速收敛的特点和全局寻优的能力。最后，大量的数字仿真从实践上支持了该算法的有效性。     

A fast bit-loading algorithm for high speed power line communications

Adaptive bit-loading is a key technology in high speed power line communications with the Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) modulation technology. According to the real situation of the transmitting power spectrum limited in high speed power line communications, this paper explored the adaptive bit loading algorithm to maximize transmission bit number when transmitting power spectral density and bit error rate are not exceed upper limit. With the characteristics of the power line channel, first of all, it obtains the optimal bit loading algorithm, and then provides the improved algorithm to reduce the computational complexity. Based on the analysis and simulation, it offers a non-iterative bit allocation algorithm, and finally the simulation shows that this new algorithm can greatly reduce the computational complexity, and the actual bit allocation results close to optimal.     

面向5G的D2D资源优化算法研究

科技的迅猛发展和智能化设备的不断涌现使得频谱资源的匮乏更加明显,不断推进5G的研发和投产成为了当前通信行业的大趋势之一。为了解决无线网络用户增多带来的用户间互相干扰大及传输速率低等问题,文中从D2D通信模型的介绍入手,首先对D2D通信中的资源共享模式进行了详细介绍,然后分别对MIMO系统模型和MIMO—D2D系统模型进行了介绍,最后在对网络资源分配方案优化设计的基础上,研究了基于最大SLNR准则的网络资源优化算法。     

D2D通信中基于粒子群优化的能效最大化策略

5G中终端的能量消耗和频谱资源问题日益严重,在终端直通技术(D2D)中尤为突出.为了提高D2D对用户(DP)的能效和资源利用率,提出了一种基于粒子群算法的联合功率控制和资源分配策略.以最大化D2 D链路总能效为目标,将构造的资源分配矩阵和功率分配矩阵作为粒子的位置,依照蜂窝用户(CU)和DP服务质量的约束来修正粒子位置和速度,使之适合于原分式规划问题的求解,合理地提升了DP的总能效,实现了一个DP链路能复用多个CU资源.仿真结果表明,所提算法不仅使能效显著提升,而且使资源利用率提高了80%.