D2D通信技术综述

D2D(device-to-device)通信是一种在蜂窝系统的控制下,允许终端用户通过共享小区资源进行直接通信的新技术。蜂窝网络引入D2D通信在提高频谱效率,增大系统吞吐量的同时,也带来诸多挑战。在描述D2D通信系统模型及其工作原理的基础上,重点综述了近年来为了在蜂窝网络中实现D2D通信所取得的研究成果,主要包括会话建立、资源分配、功率控制和干扰协调。此外,简要介绍了D2D通信的应用案例。     

认知D2D通信中基于博弈论的动态频谱分配方案

提出了一种新的基于非合作博弈的动态频谱分配方案,考虑多个蜂窝用户服务中心和具有认知能力的设备到设备(D2D)通信用户组,利用伯川德(Bertrand)博弈理论来解决用户频谱分配问题,分别对D2D对用户组和蜂窝用户服务中心的效用函数进行了改进,并给出了蜂窝用户服务中心的最优定价和D2D对用户组的动态价格调整策略,进一步证明了纳什均衡解的存在性和算法的收敛性.通过仿真实验,分析了不同蜂窝用户数和学习因子对所提出方案性能的影响.与现有结果进行比较显示,新方案在频谱利用率和系统公平性方面均有改进.     

一种自适应的多跳蜂窝网络模型

提出了一种自适应的多跳蜂窝网络模型，通过动态的网络模式切换机制，终端可以根据网络状态在蜂窝和多跳两种网络模式间切换。该模型结合了蜂窝和多跳网络的优点，可以有效地提升无线数据网络的传输性能。仿真结果表明，该模型在增加了网络吞吐量、减少功耗的同时还具有较好的公平性。     

城市微蜂窝网络中自适应传输的频谱效率

研究采用可变速率传输的满负荷蜂窝无线通信系统的面积频谱效率。用Monte Carlo模型估计平均干扰条件下用户位置、对数正态阴影效应和Nakagami多径衰落对系统面积频谱效率的影响，并与最坏和最好干扰结构条件的面积频谱效率进行比较。     

用于中继蜂窝网络的动态频率规划算法

在两跳中继蜂窝网络中,为提高频谱利用率,以链路带宽需求为依据,提出了一种动态频率规划算法.综合考虑了信道质量、用户业务速率需求及中继两跳链路的速率匹配,计算不同链路上的带宽需求.根据链路带宽需求,对不同链路上的可用频率资源进行动态分配,在不同中继覆盖区域间进行动态频率复用,使系统频率复用因子可根据系统负载自适应变化.仿真结果表明,与现有频率规划算法相比,该算法在系统频谱效率与小区边缘用户平均吞吐量上都有性能优势.     

蜂窝网络中D2D通信资源分配方法综述

随着第五代(the fifth generation,5G)移动通信系统商用进程的推进,设备到设备(device-to-device,D2D)通信越发受到人们的关注.频率、功率等资源分配作为优化D2D通信的关键技术成为重要的研究课题,因此对蜂窝网络中D2 D通信资源分配研究进行综述.首先介绍D2 D通信模型和模式;其次从数学理论角度出发,分析蜂窝网络中D2 D通信资源分配的主要方法:基于图论、超图理论、博弈论、机器学习和启发式算法等,对这些算法进行对比分析;最后总结上述D2 D资源分配方法存在的主要不足,并对蜂窝网络中D2 D通信的未来发展进行展望.     

基于D2D通信的V2X资源分配方案

针对基于设备到设备(D2D)的汽车间通信复用蜂窝资源带来的干扰问题,考虑在满足车辆用户(V-UEs)的通信要求下,通过一个启发式算法最大化蜂窝用户(C-UEs)总的吞吐量.首先通过图着色原理将没有干扰的车辆分在同一簇;其次根据分簇结果,利用改进的匈牙利指派算法为V-UEs分配信道;最后通过调整功率最大化C-UEs总的吞吐量.仿真结果表明,此算法能够很好地解决车通信(V2X)的同层干扰和跨层干扰问题,在保证V-UEs通信可靠性的前提下,提高了频谱利用率.     

LTE飞蜂窝小区间干扰抑制技术的反馈信道设计

针对LTE通信协议小区间干扰抑制技术,设计了一条完整的下行反馈信道。其中,在接收端的仿真中采用了一种盲检测技术。仿真与之后的DSP实现证明,这种盲检测技术能够正确解码发送端传输的信道,可以得到非常低的误码率和误块率。     

小蜂窝认知网络中基于干扰和能量效率的动态频谱管理

针对基于非授权频段的小蜂窝认知网络中的抑制干扰和降低功耗问题,提出了干效性的概念,即传输每比特数据所产生的干扰.建立基于能效性和干效性的多目标收益函数,以最大化长期折扣收益为目标,利用随机动态优化理论中基于马尔科夫决策过程的Restless Bandits模型,计算其最优频谱管理决策,给出了动态频谱管理决策的过程.该方法具有分布式和动态特性且计算复杂度较低.仿真结果表明该方法能显著提高系统收益能效性、干效性等性能.     

蜂窝网络下设备到设备通信中的联合资源优化

在蜂窝与设备到设备通信混合网络下,把设备到设备通信的系统吞吐量作为优化目标,同时考虑设备到设备链路和蜂窝链路的服务质量,提出了一种联合功率控制和信道分配的优化方案. 在该方案中,信道分配部分采用粒子群优化算法,并在功率控制部分的帮助下来为设备到设备链路分配最优的复用信道;功率控制部分针对信道分配部分给定的信道分配,通过优化链路发射功率来最大化系统吞吐量. 仿真结果表明,所提联合优化方案权衡了系统吞吐量和接入链路数性能之间的折中关系,在保证所有接入链路服务质量的前提下提升了系统整体性能.     

蜂窝网中基于业务转移的新型负载均衡技术

提出了一种新型的基于业务转移的多小区联合负载均衡方法(MLB). 通过多小区协作,MLB在繁忙小区的邻小区范围内执行一跳或两跳业务转移,有效地进行了负载均衡. 通过建立基于多维马尔可夫链的MLB理论模型分析了系统阻塞率. 仿真结果表明,与现有的负载均衡技术相比,MLB能很大程度地降低热点小区和系统的阻塞率,验证了理论分析的正确性.     

Estimation of access failure probability in D2D underlaid cellular networks

Device-to-Device (D2D) communication can reduce the mobile devices' energy consumption and increase the spectral efficiency in D2D underlaid cellular networks. However, D2D users will interfere with co-channel cellular users, which can lead to cellular communication access failures. There are two reasons for cellular communication access failures: (1)D2D interference and (2)insufficient spectrum resources. To address the absence of research on the performance of cellular services' access in D2D underlaid cellular networks, this paper defines the new services' access failure probability and handoff services' access failure probability to evaluate the effect of both D2D interference and limited resources on cellular communication access. Based on the stochastic geometry and stochastic process, a random network model is presented to estimate the access failure probabilities, which can provide guidelines for network design to ensure cellular services' access. The accuracy of the estimated access failure probability is validated through extensive simulations.     

认知反向散射网络通信容量公平的资源优化

为保证认知反向散射通信网络中物联网节点通信容量的公平性,提出一种基于最大最小准则的资源分配方案. 在考虑物联网节点动态电路能耗模型与非线性能量收集模型的基础上,通过联合优化发射功率、反射及时间分配系数构建一个最大最小物联网节点通信容量的非凸多维资源分配问题. 首先,采用反证法、连续凸近似及辅助变量等方法将原问题转换为凸优化问题;然后提出一种迭代算法来求解转换问题. 仿真结果表明,所提的资源分配方案在提升物联网节点通信容量的同时保障了节点通信的公平性.     

多小区下行NOMA系统中最大公平的功率分配方案

对于多小区多簇且每个簇包含任意用户的下行非正交多址接入（NOMA）系统,提出了一种最大公平的功率分配方案.首先构建了最大公平的功率分配优化问题;推导了单簇内以最大公平为准则的分配功率时,该簇内每个用户的速率与每个簇的总功率之间的关系,并基于该结论,将优化问题中用户间的功率分配转化为簇间功率分配;最后给出了一种基于迭代的簇间功率分配算法,为每个簇平均分配功率并计算单簇内最大公平准则下用户的速率.通过多次调整最大速率所在小区簇的功率和最小速率所在小区簇的功率,得到该系统中最大公平的功率分配.仿真结果显示,所提方案的公平性优于相同场景中已有的功率分配方案.     

二维异步元胞自动机计算机病毒传播

基于二维异步元胞自动机研究了计算机病毒传播,提出带有时延的计算机病毒传播模型.该模型能够有效克服以往基于同步元胞自动机的病毒传播模型难以考虑时延的问题,并且使研究者能够方便地通过调整参数达到模拟在不同拥塞程度网络中的病毒传播目的.研究结果表明,时延会使病毒传播的过程产生滞后现象,但不会改变其总体趋势.     

话音/数据混合业务无线蜂窝网络中的一种信道分配策略

提出了话音/数据混合业务无线蜂窝网络中一种基于QoS的信道分配策略,对话音和数据业务的切换呼叫给予不同的优先权;分析了两种无线信道分配策略,在分析两种信道分配算法的呼叫阻塞概率、切换失败概率以及系统吞吐量的基础上,给予了计算机仿真结果.     

无线多跳网络公平性与时延保证链路调度

分析了无线多跳网络中链路调度机制与用户公平性和时延保证特性的关系。为保障多用户业务公平性并减少用户的端到端时延,引入了“链路调度周期”和“链路跳数度”的概念。基于用户调度机会公平性最优化问题模型,通过寻求次优解的方案提出一种用户公平性与时延保证链路调度算法。算法充分考虑了无线多跳网络的空间复用和链路物理特性,保证了系统吞吐量性能。理论分析与仿真结果表明,该算法在保证一定系统吞吐量的前提下,可以有效地提高用户公平性和端到端时延性能。