Android多跳D2D通信系统的实现与优化

D2D(device-to-device)通信是一种允许终端用户通过共享小区资源进行直接通信的新技术,数据无需经过基站或核心网络。目前相关的D2D通信研究工作多集中于单跳D2D通信,而多跳D2D通信在系统容量、通信范围、数据转运能力以及能效性能等方面更具优势。首先,基于Android手机实现了多跳D2D通信系统,该系统利用OLSR路由协议管理网络路由;然后,利用Java语言开发了D2D通信控制应用程序,实现了终端用户间的多跳D2D通信;最后,通过提升Android手机Ad-Hoc模式无线功率的方法优化了系统的网络覆盖范围、链路质量等重要性能。     

多小区CDMA系统D2D通信上行性能研究

端到端(D2D)通信因能够提高蜂窝网的资源利用率而受到广泛关注.为研究D2D通信在多小区蜂窝系统中的应用性能,对多小区码分多址(CDMA)系统中引入D2D链路后的上行容量进行理论分析,通过系统级仿真,研究D2D链路的上行容量增益和影响该增益的主要因素.仿真结果表明,在多小区系统中,D2D链路能带来明显的容量增益,且链路性能与通信距离和链路在系统中的位置有关,而与系统负荷的关系不大.     

蜂窝网络下D2D通信重用多用户资源研究

D2D通信采取重用蜂窝系统内传统的UE用户的资源来提升系统的资源利用率.文章提出“D干扰域”的概念,作为判断是否重用某个特定的UE用户资源的依据.结合最优的模式选择方案和资源分配算法,对单蜂窝系统下的两种通信场景做出了仿真研究.场景一的仿真环境有一对D2D设备和多个UE用户,仿真结果验证了D2D通信可以提高资源利用率,也表明增加重用的UE数目可以提升系统性能.场景二的仿真环境中存在多对D2D设备,仿真结果表明在蜂窝内大部分区域,尤其靠近小区边缘时,并非重用可用的最大ue用户数才能获得最佳性能.具体的数目和“D干扰域”有关.文章的研究结论对D2D设备通信的多用户资源重用研究具有指导意义.     

全双工D2D通信系统下的一种资源分配算法

将全双工技术运用到D2D(Device-to-Device)通信中,可以增大D2D用户的吞吐量进而提高系统吞吐量,但全双工通信带来的自干扰也不可避免。考虑多个D2D用户对可共享相同的蜂窝用户资源,此时D2D用户对之间将产生同频干扰。针对该问题,在系统中用户正常通信的前提下,提出了一种基于图论中点着色的资源分配算法。该算法将D2D用户对之间的同频干扰限制在可接受范围内,利用图论中图的点着色算法协调D2D用户对和蜂窝用户之间的资源以最大化系统的吞吐量。仿真结果表明,相比于传统的半双工D2D通信,该算法有效地提高了D2D用户的通信质量,并提升了整个蜂窝网络的系统容量。     

蜂窝网络中D2D中继通信的信道分配算法研究

D2D(Device-to-Device)通信技术通过复用蜂窝用户的信道资源,可以有效提高系统吞吐量。然而,D2D链路对在复用信道资源时,会导致用户间的同频干扰问题。因此,为解决D2D用户、基站、蜂窝用户三者之间的干扰问题,提出一种基于双距离机制的改进信道分配算法,为D2D对分配合适的信道资源。再根据信道分配结果,为每个D2D对选择合适的空闲用户作为中继,实现D2D中继通信。仿真结果表明,该算法能够有效提高通信系统的吞吐量。     

一种结合拍卖的D2D协作通信中继选择算法

D2D协作通信技术可以满足提高蜂窝通信系统容量、扩大网络覆盖范围的通信需求。针对一些边缘用户受到信道衰落影响较大,从而影响用户的服务质量问题,提出了一种将拍卖原则引入D2D协作通信的中继选择算法。该算法首先在满足D2D通信要求和信噪比限制条件下得到中继备选集合;然后以优化链路吞吐量为目标选择最优中继节点;最后当两个或多个用户同时选中一个最优中继节点时,采用拍卖原则为D2D发射端分配最终中继。仿真结果表明,所提算法不仅有效地提高了吞吐量,同时保证了系统的中断概率。     

基于蜂窝网络的D2D通信传输模式选择方案

D2D技术作为5G通信的一项关键技术,其优势之一为利用D2D用户间的短距离通信来提高端到端的传输速率。而当D2D用户间距离较大时,由于用户发射功率有限,这一特性不再凸显。本文考虑利用中继技术增强D2D链路的性能。在传统D2D通信模型的基础上,本文进一步分析研究了放大转发（Amplify-and-forward,AF）和译码转发（Decode-and-forward,DF）两种中继辅助下的D2D通信模型,并提出了相应的模式间选择方案。特别地,该模式选择方案以闭式解的形式表述,且仅包含基本数学表达式。仿真结果表明,采用本文所提出的模式选择方案后,随着系统参数的变化,系统始终选择性能最优的通信模式进行端到端的通信,系统性能得到了显著提升。     

基于ISAP的D2D资源分配优化算法研究*

D2D通信通过复用蜂窝系统频谱资源,实现一定范围内终端设备点到点的直接通信。频谱资源的复用缓解了资源匮乏的问题,但必然会产生同频干扰而影响蜂窝系统的性能。为了提高资源利用率且降低干扰,通过运用ISAP算法来完成合理的资源分配,从而实现D2D对与频谱资源之间的一对多的复用关系。同时,在满足各用户不同QoS需求的前提下,可将干扰有效抑制在合理的范围。最后通过仿真实验可知,该算法既不仅可以提高系统的吞吐量,也能保证蜂窝系统的通信性能不受影响。     

基于烟花算法的D2D资源分配方案

D2D（Device-to-Device）通信通过复用蜂窝用户的频谱资源来提升系统频谱资源的利用率，并提高系统吞吐量，但同时也为系统带来了严重的同频干扰。为了应对复杂的干扰问题，并在保证资源分配公平性的情况下尽可能提高系统吞吐量，提出一种基于烟花算法的D2D资源分配方案，以最大化系统的加权和速率为目标，将资源分配矩阵抽象为烟花，通过爆炸、变异、选择等过程求出最终的匹配矩阵。仿真结果表明，所提方案能够有效提高系统的吞吐量和资源分配的公平性。     

基于多对一Gale-Shapley算法的D2D通信资源分配

针对D2D通信复用异构蜂窝网络上行信道产生的干扰问题和频谱资源优化问题进行研究,提出一种基于多对一Gale-Shapley算法的D2D通信资源分配方案。本方案允许多个D2D用户共享一个蜂窝用户信道资源,通过设置信干噪比（SINR）门限保证用户的通信服务质量（QOS）。根据信道分配情况,构建D2D用户和信道的偏好列表,最大化系统总容量。仿真结果表明,该方案收敛较快,复杂度较低,能够有效保证用户的通信服务质量,系统总容量接近最优解。本研究为实现D2D用户和蜂窝用户的频谱资源共享,提高频谱利用率提供了一种有效方案。     

毫米波5G网络中一种D2D通信的资源分配方案

在5G系统中,毫米波（mmWave）与终端直通技术（device-to-device,D2D）有利于提升系统容量和频谱利用率。针对73 GHz下underlay蜂窝网络中的D2D资源分配进行了研究。为了降低彼此间的干扰,首先提出对基站和D2D用户接收机进行区域限制;其次利用线性相关的方法选出可复用的蜂窝用户;最后在满足蜂窝通信和D2D通信服务质量（QoS）的要求下提出一种基于干扰控制的资源分配,以提升系统的吞吐量。仿真结果表明所提算法的性能优于参考算法。该算法能够有效提升系统吞吐量和频谱效率。     

基于QoS的D2D能效优化

为解决基站数十亿通信设备的通信能耗和D2D通信过程中复用频谱资源对蜂窝用户造成的干扰问题,建立一种优化模型系统,解决用户通信服务质量(quality of service,QoS)和系统能效的权衡问题。针对优化问题中遇到的NP难题,提出一种启发式资源分配算法1-search,降低用户搜索范围以及匹配用户的搜索时间;利用松弛的方法忽略次要干扰的影响,降低算法复杂度。仿真结果表明,1-search算法可以提高系统能效,具有较好的收敛性。     

基于灰狼优化和匈牙利算法的D2D资源分配策略

当前,车联网系统中存在频谱资源有限、系统干扰较大、D2D(device to device)用户通信质量差等问题。针对上述情况,提出了一种基于灰狼优化和匈牙利算法的D2D资源分配策略。在保证蜂窝用户以及D2D用户通信质量的前提下,该模型首先利用灰狼优化获得每个D2D用户的最佳发射功率,然后利用匈牙利算法实现D2D用户与蜂窝用户的最佳信道匹配,最大化D2D用户的总容量。仿真结果表明,该算法与和声搜索算法和遗传算法相比,在有效提升D2D用户的总容量同时,单个D2D用户也能获得较高的最大、最小容量。     

一种联合D2D资源分配的中继选择算法的研究

为提高蜂窝网络中边缘用户的QoS,可在蜂窝网络中引入了D2D辅助中继技术,然而由于D2D链路复用蜂窝资源会与蜂窝链路之间产生同频干扰,为了降低这种干扰,提出了一种联合资源分配的中继选择算法,该算法首先使用一种资源分配策略,使得D2D链路对蜂窝链路产生的干扰最小,然后结合资源分配结果提出了一个中继选择方案,该方案不仅考虑了D2D链路和回程链路的信道质量,而且还同时考虑到了对蜂窝链路的干扰问题。通过仿真验证,本文所提出的算法不仅能有效提升边缘用户吞吐量,同时保证了中心用户的QoS。     

D2D通信蜂窝网络中的比例公平与加权和速率最大化

针对终端直通（D2D）通信系统中用户的公平性问题,首先对现有的比例公平原则进行扩展,推导出一个与加权和速率有关的优化问题,然后提出了一个最大带权匹配比例公平（KMPF）资源分配算法对其进行优化。该算法通过功率控制最大化用户的加权和速率,并由最大带权匹配（KM）算法按照系统总的加权和速率最大原则为D2D用户分配可以复用的蜂窝用户资源。最后由仿真结果可得,该算法在使得系统公平指数相对于贪婪资源分配算法高出0.4的同时保证系统吞吐量达到其水平的95%以上,而相对于公平性较好的随机资源分配算法,该方案得到的系统吞吐量提高了约50%,说明该算法能在兼顾系统吞吐量的同时解决系统公平性问题。     

车联网D2D通信中最大化频谱资源利用率分配算法

无线通信技术快速发展,终端设备不断增多,为缓解这一现象,提升系统网络容量,针对车联网蜂窝D2D(device to device)通信资源分配问题,提出了一种最大化频谱资源利用率分配算法.该算法以最大化频谱资源利用率为优化目标,在满足车联网通信的基本服务质量(quality of service,QoS)下,通过V2V(vehicle to vehi-cle)和V2P(vehicle to people)共享信道资源来提高频谱资源利用率.首先利用信道状态信息定义的链路增益因子为终端用户找到潜在的通信链路集合;然后证明终端用户复用链路资源时功率分配问题为一个凸优化问题,利用凸优化理论求得最优传输功率;随后求解最优的信道匹配问题,此问题为多对一的加权匹配问题,为降低算法复杂度用KM(Kuhn Munkres)算法来求解.仿真结果表明,所提算法较其他算法能够有效地提升系统吞吐量、提高频谱资源利用率、提升网络性能,优化车联网通信资源分配问题.     

基于图着色理论的全双工D2D分簇资源分配方案

全双工通信允许用户同时同频收发信号,将其应用在D2D(Device-to-Device,D2D)通信中虽然可以提高系统吞吐量,但是也带来了更加复杂的干扰关系。为了降低干扰,提升系统吞吐量,本文提出了以簇为单位的资源分配方案。该方案先引入图着色理论为全双工D2D用户进行合理的分簇,然后采用匈牙利算法进行链路资源的分配,从而优化蜂窝系统的性能。仿真结果表明,该方案在提高频谱利用率的同时提升了整个蜂窝网络的系统容量。