基于用户中断概率的D2D通信干扰协调与资源分配

在LTE系统中引入设备直传(D2D)通信技术,会因为D2D用户复用蜂窝用户资源进行通信而产生同频干扰.在现有的干扰协调与资源分配研究中,都需要基站获取各个通信链路的信道状态信息(CSI),但这样无疑会增加基站的信令负担.为减小干扰与基站的信令负担,提出了一种基于用户中断概率的干扰协调与资源分配算法,首先在保证蜂窝用户正常通信的情况下,通过限制D2D用户到基站间的距离来降低干扰;其次通过遍历所有蜂窝用户的频谱资源,选择能使D2D用户的总中断概率最低的频谱资源进行复用.仿真结果表明,所提算法能够在保证蜂窝用户正常通信的情况下,明显降低D2D用户的平均中断概率,同时还能够降低基站信令负担.     

全负载蜂窝网络下多复用D2D通信功率分配算法研究

针对全负载蜂窝网络中D2D通信的功率分配问题,该文提出了一种基于非合作完全信息博弈纳什均衡解的多复用D2D通信功率分配算法。以优先保证蜂窝用户通信质量与D2D用户接入率为前提,设置D2D通信系统上行链路帧结构,之后建立非合作完全信息博弈系统模型,引入定价机制到功率分配博弈模型中并分析纳什均衡解的存在性与唯一性,最后给出该模型的分布式迭代求解算法。仿真结果表明,随着D2D用户复用数量的增加,该算法在提升系统吞吐量的同时,能有效地控制系统内部干扰,大幅度降低系统总能耗。     

基于CSI及QSI的D2D传输策略

为缓解频谱资源紧缺,提升本地服务质量,在现有蜂窝网络中引入了D2D通信方式,使得距离较近的用户之间可不经由基站直接通信。搭建了D2D通信与蜂窝通信并存的网络结构,并分析了D2D复用蜂窝用户(CU)频谱资源时影响信噪比的干扰因素。为保证CU和D2D用户的通信质量,采用信道状态信息(CSI)与队列状态信息(QSI)相结合的传输策略控制信噪比及时延。对于多CU多D2D对的资源分配问题,采用基于优先级矩阵的分配算法。与二分匹配算法相比,降低了计算复杂度,结果逼近最优解且能稳定收敛。     

依概率主动窃听下D2D通信的物理层安全研究

本文研究了依概率主动窃听下D2D通信的联合防窃听和抗干扰问题。由于主动窃听者可以依概率选择被动窃听或主动干扰，因此很难对抗。针对主动窃听者攻击方式的动态变化，本文采用稳健博弈学习方法来提高D2D通信的平均安全吞吐量，将一个蜂窝用户(CUE)和多个D2D用户(DUEs)之间的交互建模为一个领导者-多个追随者的斯坦博格博弈，引入了干扰代价机制描述蜂窝用户与D2D用户之间的竞争关系，设计了一个精确势能博弈描述多个D2D用户之间的协作关系。首先证明了底层子博弈的纳什均衡(NE)的存在性，并进一步证明了所提博弈的斯坦博格均衡(SE)的存在性。在此基础上，提出了基于随机学习自动机的稳健协同D2D功率控制算法，并验证其优于随机选择算法和D2D自私功率控制算法。      

异构网络中基于能效优化的D2D资源分配机制

针对异构网络中D2D通信复用蜂窝用户频谱时存在的频谱分配问题,该文提出一种基于改进离散鸽群优化(PIO)算法的D2D通信资源分配机制。通过设置信干噪比(SINR)门限值来保证用户的通信服务质量(QoS),采用功率控制算法为用户设置发射功率,使用基于运动权值的二进制离散鸽群优化(MWBPIO)算法为D2D用户进行资源分配,并将D2D通信技术与中继技术进行有效结合,为边缘用户建立D2D中继链路,保证边缘用户的通信质量,最大化系统性能目标。仿真结果表明,该方案有效抑制了异构通信系统中引入D2D用户后导致的干扰问题,提高了边缘用户的通信质量和系统的频谱利用率以及系统的能效。     

一种适用于D2D通信的启发式接入算法

直通通信（Device-to-Device,D2D）技术是5G移动通信的关键技术之一,蜂窝网络中的D2D通信用户接入技术及其性能研究等已成为热点问题。基于一种新型随机几何网络模型,通过研究D2D用户对蜂窝用户的上行链路频谱资源的复用,提出了一种D2D通信启发式接入算法,并同随机接入算法进行了比较分析。仿真结果表明,随机几何模型易于分析链路的信干噪比,更符合未来移动通信密集组网和用户分布特点;该模型下的启发式算法比随机算法的性能更优,算法具有收敛快、接入性能好和接入简单的特点,具有更好的实用价值。     

异构蜂窝网络中基于Stackelberg博弈的能效优化算法

设备到设备(Device To Device,D2D)通信允许移动终端无需通过基站而进行直接通信。为提高蜂窝系统能效,引入D2D通信共享频谱资源形成异构蜂窝网络。本文将D2D通信的能效优化问题转化为博弈收益最大化问题,并提出了一种基于Stackelberg博弈的分布式功率控制算法。针对系统模型中存在的跨层干扰以及层内干扰,该算法建立了干扰价格系数与D2D对发送功率之间的函数关系,并求解出给定干扰价格系数下D2D对最佳发送功率的闭合表达式。仿真结果表明所提算法能够在最大化基站端蜂窝用户收益的基础上有效提高D2D对的总能效。      

毫米波D2D通信网络拓扑演化建模

D2D通信技术能显著提高通信系统的频谱效率,有效降低终端发射功率,在一定程度上缓解了无线通信系统频谱资源匮乏的问题。毫米波通信的窄波束则能有效抑制D2D对之间的相互干扰,从而实现一对多、多对多的通信链路,但其通信网络拓扑更加密集复杂。首先分析了毫米波D2D网络特性,然后提出了一种D2D网络拓扑演化模型,随之分析了其邻接矩阵、节点度、特征谱等网络特征,最后进行了仿真实现。仿真实验表明,所提模型能准确反映毫米波D2D网络的拓扑演化过程,揭示出D2D网络模型介于小世界网络模型和无标度网络模型之间。     

D2D使能蜂窝网络中存在主动窃听者的物理层安全研究

D2D通信作为5G移动通信的关键技术,以其能有效提升系统能量效率和频谱效率而备受瞩目。在系统中存在被动窃听者的情况下,D2D带来的干扰也被视为友好干扰来提升蜂窝系统的物理层安全性能。但如果存在的是主动窃听者, D2D带来的干扰就会影响蜂窝系统安全稳健的传输性能。因此本文考虑在系统中存在可以智能选择被动窃听或主动干扰的攻击者的情况下,通过选择最佳的D2D用户并采取协同中继或友好干扰的策略来提升在被动窃听情况下蜂窝网络的安全可达速率和在主动干扰下的数据传输速率,来改进蜂窝系统通信的鲁棒性和安全性。本文将合法用户和主动窃听者之间的相互作用建模为非零和的非协作混合博弈,分析了此混合博弈的纳什均衡的存在性,并通过基于fictitious play(虚拟对策)的算法获得了其纳什均衡解。仿真结果表明该算法优于传统的nearest neighbor(最近距离)算法,并且联合考虑两种D2D协作方式的策略优于只将D2D用户视为友好干扰或是协同中继的策略。      

D2D通信资源调度研究现状综述

终端直通技术(D2D)是一种终端在基站控制下直接进行通信而不需要基站转发的新型通信技术。D2D引入LTE-A蜂窝系统虽然可以带来吞吐量和频谱效率的提升,但是也会带来很大的干扰。综合近些年来的研究成果,合理的资源调度算法成为降低干扰,提升系统性能的关键。首先,描述了D2D通信技术引入LTE-A蜂窝网络后的系统干扰模型。然后,从模式选择、资源分配和功率控制三个方面综述了目前国内外文献关于资源调度算法的研究成果。