LTE系统中引入D2D技术后的干扰研究

D2D(终端到终端)是一种在LTE(长期演进)通信系统中通过重用小区内蜂窝用户的资源来实现终端到终端通信的新型技术。在LTE中引入D2D后,资源调度也随之发生变化,不仅体现在资源块的使用上,也体现在相应的功率控制机制上。D2D技术在提高系统容量的同时,也带来了新的干扰问题——普通蜂窝通信模式与D2D模式的相互干扰。通过协调好系统内蜂窝通信与D2D通信之间的干扰,可以提高系统的总体性能。     

D2D通信中干扰协调算法的研究

D2D(Device-to-Device,终端直通通信)技术是指用户可以直接进行通信而不用经过基站的一种终端直通通信技术,移动蜂窝使用终端直通通信技术能够增加蜂窝系统性能,然而却带来了较多的干扰以及加大了能量损耗.为了达到用户和基站间的相互干扰,增加频谱利用效率和能量利用效率,文章以D2D 用户和速率为优化目标提出了一种联合资源分配和功率控制的方法,用以达到高能效的终端直通通信.仿真结果表明:文章提出的联合信道分配和功率控制方案,能明显减少D2D用户与蜂窝系统受到的干扰,增加蜂窝频谱利用率以及D2D用户和速率.     

一种复用蜂窝网络下行无线资源的D2D通信干扰抑制方法

由于蜂窝通信与D2D通信复用相同的小区下行资源,这两种通信方式之间的小区内干扰不能再被忽略。基站的发射功率要比UE的发射功率高出很多,同时实际的下行系统中,基站也不便对每个用户进行功率控制,因此功率控制干扰抑制方案在下行时的效果并不明显。本文从用户调度的角度出发．提出了一种适用于D2D通信复用蜂窝网络下行资源的干扰抑制方法。该方法充分利用的UE的空间隔离度,减少了两种通信模式之间的干扰,提升了整个蜂窝小区的吞吐量。     

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。      

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.     

混合D2D蜂窝网络中基于模拟退火算法的资源调度策略

D2D通信是未来5G网络中一种近距离直通通信方式,在通信过程中,信息直接由发送端传给接收用户,而不需要经过基站的转发.在传统蜂窝网络中引入D2D通信可以极大地提升系统的总吞吐量、增大频谱资源的利用率以及降低发射终端的功耗.主要介绍了一种适用于混合D2D蜂窝网络中的资源分配方法,通过拉格朗日乘子法结合模拟退火算法实现频谱资源的分配,提出一种同时考虑信道容量和能耗的基于模拟退火算法的资源调度策略.本算法在维也纳仿真平台上经仿真验证,相比于传统贪婪优化算法,可以明显增大系统总吞吐量和频谱资源利用率.另外,算法中采用了分布式资源调度方法,D2D用户根据算法步骤自行搜索适合的目标信道并计算其发射功率,可以有效减少基站的信令开销.     

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。     

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。      

异构网中D2D通信的模式选择和资源分配的研究

将D2D(Device to Device)和家庭小区技术引入蜂窝网络,是未来第五代蜂窝移动通信(5G)的趋势之一.主要研究由宏基站(MBS)和家庭基站(FBS)组成的异构网中的D2D(Device to Device)通信的干扰问题,并提出了一种新颖的模式选择算法和资源分配算法来减少系统间干扰.仿真结果显示,文中提出的算法可以有效减少干扰,提高D2D用户的速率,增加系统吞吐量.     

D2D技术在LTE-A系统中的应用

Device-to-Device（D2D）是一种在LTE-A系统中通过重用小区内宏蜂窝用户的资源来实现端到端通信的新型技术。本文从实际应用的角度出发,首先对D2D技术的原理和应用进行了分析,然后讨论D2D技术应用于LTE-A系统中的优缺点,接着通过仿真验证了D2D技术在LTE-A系统中的优势。最后阐述了D2D技术在LTE-A系统中应用可研究的方向及技术展望。     

Device-to-Device通信的无线资源管理研究

在IMT-Advanced蜂窝网络中部署设备至设备(D2D:Device-to-Device)通信是当前无线领域内的一个研究热点,其主要的困难在于控制D2D与蜂窝系统间的干扰。D2D的无线资源管理机制和算法是实现系统间干扰协调的关键因素之一。文章从功率控制、资源调度和模式选择3个方面,介绍了D2D无线资源管理研究领域的最新成果和进展,并对未来发展方向进行了分析展望。     

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。     

An online resource allocation algorithm to minimize system interference for inband underlay D2D communications

This paper addresses the research question of total system interference minimization while maintaining a target system sum rate gain in an inband underlay device‐to‐device (D2D) communication. To the best of our knowledge, most of the state of the art research works exploit offline resource allocation algorithms to address the research problem. However, in Long‐Term Evolution (LTE) and beyond systems (4G, 5G, or 5G+), offline resource allocation algorithms do not comply with the fast scheduling requirements because of the high data rate demand. In this paper, we propose a bi‐phase online resource allocation algorithm to minimize the total system interference for inband underlay D2D communication. Our proposed algorithm assumes D2D pairs as a set of variable elements whereas takes the cellular user equipment (UEs) as a set of constant elements. The novelty of our proposed online resource allocation algorithm is that it incurs a minimum number of changes in radio resource assignment between two successive allocations among the cellular UEs and the D2D pairs. Graphical representation of the simulation results suggests that our proposed algorithm outperforms the existing offline algorithm considering number of changes in successive allocation for a certain percentage of sum rate gain maintaining the total system interference and total system sum rate very similar.     

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。     

Research on the interference control and resource allocation in D2D communication

In order to solve the problem of interference caused by D2D users reuse cellular resources in cellular network,an algorithm of interference control and resource allocation of D2D communication in single cell cellular system was proposed.Firstly,an interference graph was constructed according to the interference between users in the system to find the reusable channel resource for D2D users.Then,the channel resource pre-allocation and the channel switching policy were performed for D2D users in sequence according to the preset D2D user priority.The simulation results show that the proposed algorithm can significantly improve the system throughput and the access rate of D2D users so that the system can achieve better performance in the presence of small or large number of D2D users.     

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.     

An efficient resource optimization scheme for D2D communication

With the rapid development of wireless technologies, wireless access networks have entered their Fifth-Generation (5G) system phase. The heterogeneous and complex nature of a 5G system, with its numerous technological scenarios, poses significant challenges to wireless resource management, making radio resource optimization an important aspect of Device-to-Device (D2D) communication in such systems. Cellular D2D communication can improve spectrum efficiency, increase system capacity, and reduce base station communication burdens by sharing authorized cell resources; however, can also cause serious interference. Therefore, research focusing on reducing this interference by optimizing the configuration of shared cellular resources has also grown in importance. This paper proposes a novel algorithm to address the problems of co-channel interference and energy efficiency optimization in a long-term evolution network. The proposed algorithm uses the fuzzy clustering method, which employs minimum outage probability to divide D2D users into several groups in order to improve system throughput and reduce interference between users. An efficient power control algorithm based on game theory is also proposed to optimize user transmission power within each group and thereby improve user energy efficiency. Simulation results show that these proposed algorithms can effectively improve system throughput, reduce co-channel interference, and enhance energy efficiency.     

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。