基于资源分配和功率控制的D2D中继选择

为优化蜂窝用户通信与设备直传(D2D)中继通信共存下的同频干扰问题,满足蜂窝用户容量要求,提出了一种基于能效的联合资源分配和功率控制的D2 D中继选择算法.该算法首先对等效D2 D中继链路进行资源分配,减小算法复杂度的同时使得D2 D链路对蜂窝链路产生的干扰最小;然后以资源分配结果和功率控制算法为依据进行中继选择.该方案不仅考虑了D2 D中继链路的能效问题,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,所提算法不仅能有效提升D2 D中继链路的能效值,同时降低了对蜂窝用户的干扰.     

D2D/蜂窝通信模式切换与联合功率控制方案

设备直连（Device-to-Device, D2D）通信技术通过复用蜂窝系统的频谱资源提高频谱利用率,但D2D的引入会给蜂窝系统带来干扰。如何合理地选择D2D/蜂窝通信模式并进行功率优化控制,成为减小D2D和蜂窝系统间干扰、提升网络性能的关键。本文考虑D2D用户复用蜂窝上行链路场景,提出了一种基于距离和联合功率控制的通信模式选择方案。在该方案中,D2D用户和蜂窝用户与基站距离的比值决定了D2D用户是否采用Underlay模式进行通信,进而在约束蜂窝用户和D2D用户发射功率的条件下实现D2D链路和蜂窝链路的联合功率控制,最终推导出能够最大化系统总吞吐量的最优用户功率分配方案。根据仿真结果,本文提出的联合功率控制方案能够在降低系统间干扰的同时有效提高D2D和蜂窝系统的总吞吐量,进而提高了系统的性能。      

D2D网络中信道选择与功率控制策略研究

针对D2D通信的资源分配问题,该文研究了D2D信道选择与功率控制策略。在保证蜂窝用户服务质量(QoS)的前提下,提出一种基于启发式的D2D信道选择算法,为系统内的D2D用户找到合适的信道复用资源。同时,利用拉格朗日对偶方法求解得到D2D用户最优传输功率。仿真结果表明当蜂窝用户与多对D2D用户共享信道资源时能够大幅度提升系统平均吞吐量。在相同条件下,该算法的性能要明显优于现有算法。     

全双工D2D通信链路能效优化研究

针对在蜂窝系统下引入设备到设备(D2D)通信导致的干扰和能量消耗问题,文章提出首先将D2D通信技术与全双工传输技术相结合,构造一个全双工D2D通信链路场景。然后,在满足用户最小速率要求和功率阈值的条件下,分别解决了功率控制和资源分配问题,以提高全双工D2D通信链路的能量效率。最后,利用序列二次规划算法解决功率控制问题;利用所提出的自适应禁忌搜索算法解决最优资源分配问题。仿真结果表明,与现有算法相比,文章所提算法具有有效的搜索算子和扰动机制,并能以较低的计算复杂度来解决全双工D2D通信链路能效优化问题。     

基于改进图着色的D2D资源分配和功率控制

针对蜂窝网络中D2D（Device-to-Device）用户复用蜂窝信道带来的同频干扰问题,提出了一种基于改进图着色的资源分配和功率控制算法。首先通过构建干扰图和候选集进行用户之间干扰关系建模,并定义指数型累积因子改进图着色算法,为D2D用户分配蜂窝信道;再采用基于信干噪比的闭环功率控制算法动态调整D2D用户发射功率,减小由于信道复用产生的干扰。仿真结果表明,与现有算法相比,所提算法能够有效提升系统吞吐量和D2D用户接入率,实现信道资源的合理分配。     

毫米波D2D通信上下行链路吞吐量优化方案

5G通信技术中终端直通(D2D通信)的功率分配是近期研究的热点,为了提升系统容量和频谱利用率,将毫米波与D2D通信技术结合,在此技术中,针对28GHz频段上行链路及下行链路蜂窝网络中的D2D资源分配进行了研究,将其系统总吞吐量达到最大化算法进行优化。首先,推导出每个D2D对所对应的准入集,其次,在考虑每个D2D对用户以及蜂窝用户功率控制情况下,分别求出上行链路及下行链路中的吞吐量,最后,在保证D2D对总吞吐量最大化前提下将蜂窝用户信道分配给D2D对。仿真结果表明,所提出的方案可以提高系统的吞吐量。     

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.     

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。     

D2D通信中一种资源分配与功率控制结合的方案

以underlay方式工作的D2D(Device-to-Device)通信通过资源共享复用蜂窝网络中的资源,在提高系统资源利用率的同时,对已有蜂窝链路带来了同频干扰。为了减小因无线资源复用带来的干扰,提出了一种资源分配与功率控制相结合的方法。以最小化系统干扰为目的,通过在D2 D链路之间合理地分配资源,保证了蜂窝链路的通信质量;同时动态地调整D2 D链路的发射功率,在保证相应蜂窝链路干扰可控的情况下,合理提高了D2 D链路的通信质量。仿真结果表明,与现有方案相比,所提出的算法能够有效地提高D2 D通信与蜂窝用户共存场景下的系统性能。     

Dynamic resource allocation for Device‐to‐Device communication underlaying cellular networks

Future cellular networks such as IMT‐Advanced are expected to allow underlaying direct Device‐to‐Device (D2D) communication for spectrum efficiency. However, enabling D2D communication in a cellular network presents a challenge in resource allocation because of the potentially severe interference it may cause to the cellular network by reusing the spectrum with the cellular users. In this paper, we analyze the resource allocation problem in a single cell system when both cellular users and D2D users are present in the system. We first consider the scenario where cellular users and D2D users are allocated resource independently and propose an optimal algorithm and a heuristic algorithm, and then extend the methods to the scenario where cellular users and D2D users are allocated resource jointly. The number of permitted D2D pairs is selected as a performance measure because it is a more specific performance measure than spectrum efficiency. The proposed schemes maximize the number of permitted D2D communication pairs in a system meanwhile avoiding the strong interference from D2D links to the cellular links. Finally, the performance of the proposed methods is evaluated through the numerical simulation. The simulation results show that the proposed methods enhance the number of permitted D2D communication pairs significantly and that the performance of the proposed scheme for jointly allocation scenario is better than that of the proposed scheme for independently allocation scenario. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

D2D通信中一种基于FFR的动态功率控制方案

工作在underlay方式下的D2D(device-to-device)通信利用资源复用共享蜂窝网络中的资源,在提高频谱资源利用率、降低移动终端功耗的同时,会给已有蜂窝网络带来干扰。在保证D2D用户和蜂窝用户的服务质量的前提下,研究了蜂窝用户和D2D用户的功率控制和资源分配问题。首先引入部分频率复用(FFR)实现蜂窝用户和D2D用户之间的资源划分和复用;然后以系统吞吐量最大化为原则,建立优化目标。结合部分功率控制(FPC)的基本思想,进而提出了一种动态功率控制(DPC)策略。仿真结果表明,所提出的方案能够有效地提高多小区系统的性能。     

协作D2D异构网络的联合资源分配和功率控制

针对下行协作D2D(Device-to-Device)异构网络中复用蜂窝用户的联合资源分配和功率控制问题,提出了一种量子珊瑚礁优化算法(Quantum Coral Reef Optimization Algorithm,QCROA)。首先,构建异构网络模型并推导得到整个网络总吞吐量的数学表达式;其次,基于QCROA算法分析全局最优量子珊瑚的测量状态,提出最优联合资源分配和功率控制方案;最后,通过仿真验证QCROA算法的优越性。实验结果表明,在不同网络通信场景下,QCROA算法均表现出良好的适应性,其收敛速度和种群多样性均优于其他基于智能优化算法的方案,在迭代次数达到1 500次时即可获得吞吐量最高的全局最优。     

Power Allocation and Transmission Period Selection for Device-to-Device Communication as an Underlay to Cellular Networks

Efficient design of device-to-device (D2D) communication calls for D2D users to propose adaptive power allocation strategy and to establish reliable communication links while protecting the QoS of cellular communications. In this paper, we consider the D2D communication as an underlay to relay-assisted cellular networks. To maximize the ergodic capacity, we derive an optimal transmission power under an average power constraint. With the derived optimal transmission power, a transmission period selection strategy for D2D communication is firstly introduced to improve reliability. We derive the outage probability in closed forms and evaluate the ergodic capacity to show performances of the proposed system. Numerical results show that the D2D system can achieve high capacity gains by flexibly allocating transmission power based on channel state information and significantly enhance reliability by selecting a transmission period, while satisfying various QoS conditions for cellular communication.     

异构云无线接入网场景下D2D通信资源共享与分配

针对异构云无线接入网中的前向链路受限问题,提出了一种基于干扰阈值的设备到设备(Device-to-Device,D2D)多用户分簇方案,并对系统信道和功率资源的分配进行优化。首先根据D2D用户之间的干扰级别,利用着色图理论对多用户进行分簇;然后,在满足D2D用户和蜂窝用户服务质量约束下,建立了基于D2D用户和速率最大化的资源分配模型,并进一步采用二分法对已分簇的D2D用户进行功率优化分配。仿真实验结果验证了所提方案相比传统方案,系统频谱利用率提高了55%以上。