D2D通信的联合资源分配和功率控制方法

设备到设备(D2D)通信对未来蜂窝网络是一种很有前途的技术,它可以有效地提高系统的吞吐量和延长用户设备的电池寿命。然而,在蜂窝网络中,D2D通信共享频谱会造成干扰。为消除干扰,充分利用D2D通信的优势,提出了一个联合的频谱资源分配和功率控制(RAPC)方法,该方法能够实现总吞吐量最大化,同时保证D2D用户和蜂窝用户所需的最小速率。提出的资源分配和功率控制的优化问题,通过量子粒子群(QPSO)得到近似优化方案的最优解,其中的量子粒子代表资源分配和功率控制的方法,同时制定惩罚函数删除不可行的方法。仿真结果表明,该方法具有更好的性能、系统吞吐量、功率效率和最小速率比其他方法令人满意。     

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。     

一种基于容量最大化的D2D通信资源分配算法

在蜂窝网络中,设备到设备(Device-to-Device,D2D)通信技术通过使D2D用户复用蜂窝用户的频谱资源来有效提高系统的频谱效率。但是,频谱复用会造成蜂窝用户和D2D用户之间的干扰,影响整体的通信质量。在保证二者的用户服务质量的前提下,提出了一种以系统容量最大化为目标的资源分配方法。由于所建立的优化问题是一个混合整数非线性问题,因此将问题分解为功率控制和信道分配两个子问题。通过在有限集中搜索最优解来解决功率分配这一非线性规划问题,然后利用改进后的匈牙利算法实现信道资源的分配。仿真结果表明,此算法能够有效提高蜂窝网络的系统容量。     

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.     

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...     

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.     

D2D通信中信道分配与功率优化联合算法

D2D通信技术能够有效降低基站的负担、减少通信时延、扩大通信系统的系统容量。事实上,吞吐量作为衡量系统容量的关键指标之一,能够直观地反映通信系统的优劣。在D2D通信系统中,D2D用户通过复用蜂窝用户的频谱资源完成通信过程,但其带来的共道干扰会影响系统的吞吐量。为此,提出一种多用户间频谱复用与功率控制优化算法,该算法首先通过信道干扰系数矩阵并结合多用户间的最低信干噪比(SINR)需求实现多用户间的最佳匹配,然后在D2D用户功率约束下,通过控制D2D用户的功率使系统的吞吐量达到最大。仿真结果表明,所提方法能显著提高系统的吞吐量。     

D2D通信中联合模式选择和资源分配方案研究

为了提高设备到设备(D2D)通信的和速率与频谱利用率,提出D2D通信中基于信道增益比值的联合模式选择和资源分配的方案。首先选定模式选择标准,即信道增益比值,帮助用户选择相应的通信模式;然后基于贪婪算法的子信道分配方案为不同模式的D2D用户分配信道;最后结合遗传算法、二分法和拉格朗日乘子法帮助不同信道上的D2D用户进行功率分配。通过仿真结果对比发现,所提出的D2D通信中联合模式选择和资源分配的方案能够促进谱效的提升,极大地提高了频谱资源的利用率。     

基于博弈论的D2D通信功率控制算法

针对多D2D通信用户共享蜂窝网络频谱资源中的干扰进行研究,为了减少D2D用户间干扰带来的影响,提出了一种改进的基于博弈论的D2D通信功率控制算法。算法中的博弈者是复用相同频谱资源的多D2D通信用户。建立了博弈模型,并在代价函数中引入代价因子,确定了效用函数,得到参与博弈的D2D用户的最优响应函数。文中对博弈均衡特性进行分析,证明了模型中的策略能够达到稳定状态。通过仿真实验验证了算法的有效性,并且与其他算法对比,证明使用此改进算法的D2D用户吞吐量更大,公平性更高。     

D2D通信系统中节能功率控制算法

针对设备到设备(D2D)通信的功率控制问题,该文提出一种带有权重的优化异构小区能效的目标以及在该问题下一个基于博弈理论的学习方法。具体地,在利用一个下界表达式代替原始优化目标的情况下,建模这个功率控制问题为一个势博弈模型,并且证明它的最优纳什均衡点就是优化下界的最优解。最后,为了找到这个最优的纳什均衡点,设计一个低复杂度和快速收敛的学习算法。仿真结果表明该文提出方法的可行性和有效性。     

基于信干噪比的D2D通信功率控制与资源分配

为了优化长期演进(LTE)系统引入设备直传(D2D)通信后带来的同频干扰、系统边缘用户性能恶化问题,提出一种基于信干噪比(SINR)的多小区D2D通信资源分配方案,通过调整信干噪比阈值将部分蜂窝用户(CU)转化为D2D用户并释放频谱资源进而获得较佳的资源分配策略,同时提出一种基于小区间D2D竞争机制的配置算法有效降低小区间干扰.仿真表明,算法能够有效提升系统容量,并提升小区边缘D2D用户公平性.     

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.     

Relax online resource allocation algorithms for D2D communication

Maximizing the system sumrate by sharing the resource blocks among the cellular user equipments and the D2D (device to device) pairs while maintaining the quality of service is an important research question in a D2D communication underlaying cellular networks. The problem can be optimally solved in offline by using the weighted bipartite matching algorithm. However, in long‐term evolution and beyond (4G and 5G) systems, scheduling algorithms should be very efficient where the optimal algorithm is quite complex to implement. Hence, a low complexity algorithm that returns almost the optimal solution can be an alternative to this research problem. In this paper, we propose 2 less complex stable matching–based relax online algorithms those exhibit very close to the optimal solution. Our proposed algorithms deal with fixed number of cellular user equipments and a variable number of D2D pairs those arrive in the system online. Unlike online matching algorithms, we consider that an assignment can be revoked if it improves the objective function (total system sumrate). However, we want to minimize the number of revocation (ie, the number of changes in the assignments) as a large number of changes can be expensive for the networks too. We consider various offline algorithms proposed for the same research problem as relaxed online algorithms. Through extensive simulations, we find that our proposed algorithms outperform all of the algorithms in terms of the number of changes in assignment between 2 successive allocations while maintaining the total system sumrate very close to the optimal algorithm.     

D2D通信中基于粒子群优化的能效最大化策略

5G中终端的能量消耗和频谱资源问题日益严重,在终端直通技术(D2D)中尤为突出.为了提高D2D对用户(DP)的能效和资源利用率,提出了一种基于粒子群算法的联合功率控制和资源分配策略.以最大化D2 D链路总能效为目标,将构造的资源分配矩阵和功率分配矩阵作为粒子的位置,依照蜂窝用户(CU)和DP服务质量的约束来修正粒子位置和速度,使之适合于原分式规划问题的求解,合理地提升了DP的总能效,实现了一个DP链路能复用多个CU资源.仿真结果表明,所提算法不仅使能效显著提升,而且使资源利用率提高了80%.     

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。     

Energy-efficient resource allocation scheme for device-to-device communication underlaying LTE-A uplink

To cope with the co-channel interference between cellular links and device-to-device (D2D) links concurrently transmitting with the long term evolution-advanced (LTE-A) uplink spectrum,a joint resource allocation scheme was pro-posed to maximize the global energy efficiency of D2D links.The above problem can be decomposed into the power control subproblem and the channel assignment subproblem.Specifically,the power control subproblem can be optimally solved with the help of Dinkelbach method and Lagrange duality.Based on the above results,the channel assignment subproblem turns out to be the set packing problem which was generally NP-hard problem,Therefore,a heuristic algo-rithm was further devised to achieve a tradeoff between performance and complexity.Simulations show that the proposed joint resource allocation scheme outperforms the ones where only single resource variable is optimized,and it achieves the polynomial-time complexity at only minor performance loss when compared to the global optimum.     

雷达通信一体化子载波和功率联合分配方法

雷达通信一体化系统是缓解无线电频谱拥塞和频谱资源短缺的高效解决方案。在雷达的最小信号噪声比和最小通信传输速率的约束条件下,通过构建混合整数非线性优化模型,提出了子载波和功率联合分配方法,实现系统总发射功率的最小化。首先将优化模型转化为线性模型并添加罚因子,然后选择用于雷达或通信目的的子载波。考虑到雷达性能和通信性能评价标准的差异,对用于雷达或通信目的子载波设置不同的发射功率约束,最终通过循环优化实现子载波和功率的联合分配。数值仿真结果表明,所提方法显著节约了功率资源。