D2D通信中基于非数据辅助误差矢量幅度的信道质量评估算法

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随着通信技术快速发展,爆炸式增长的数据流量与稀缺的频谱资源之间的矛盾逐渐凸显。D2D通信技术可允许设备间直接通信,并在短距离内复用蜂窝频谱资源,可以有效降低小区负载压力并提升频谱利用率,是解决上述矛盾的有效途径。然而,由于频谱资源的复用,D2D技术在为系统带来可观收益的同时也不可避免地为蜂窝网络引入了大量同信道干扰,因此,D2D通信需通过模式选择,功率控制,资源分配等技术,有效协调D2D用户与蜂窝用户通信,减少同信道干扰,实现干扰控制。上述技术的设计依赖于准确的信道状态信息(Channel State Information,CSI),CSI的实时性与准确性是决定上述各类干扰控制技术设计合理性的重要因素,为此,需对D2D通信中的信道质量进行评估,获取实时且准确的CSI。然而,D2D通信场景的多样性与干扰场景的复杂性大大提升了信道质量评估难度,通过构建可靠且准确的信道质量评估参量提高对链路条件监测的准确性,是D2D通信链路质量评估的关键。为此,本文提出了一种基于非数据辅助的误差矢量幅度(Non-dataaided Error Vector Magnitude,NDA-EVM)进行信道质量评估的方法,设计了D2D通信中精确即时的信道质量评估算法,为D2D干扰控制技术提供参考指标。本文主要研究面向单蜂窝网络的D2D通信中信道质量评估的问题,主要研究内容分为以下两部分:(1)针对传统信道评估参量不能有效提供实时且准确信道状态信息的问题,论文提出利用非数据辅助误差矢量幅度这一评估参量对D2D通信的链路状态进行评估。通过给出M-QAM信号通用的NDA-EVM上限表达式,可预测当前条件下传输信道可能到达的最坏性能,为D2D通信系统中的信道质量预测提供了具体评估参量。通过求解所得NDA-EVM性能上限与理论值间的最小均方根误差,对性能上限评估准确度进行了分析,并求解了NDA-EVM性能上限对信道衰落因子敏感度,量化所提评估算法对信道变化敏感程度。除此之外,还将上限算法的时间复杂度与传统算法时间复杂度进行了对比。理论分析与仿真分析结果表明,NDA-EVM上限能在保持评估准确性的同时降低算法时间复杂度,且对信道变化敏感,可对蜂窝网络中D2D通信信道的最坏质量进行有效预测,为后续干扰控制算法设计提供阈值参考。(2)针对传统信道质量评估算法无法对同信道干扰影响下信道质量进行预测的问题,提出同信道干扰影响下基于NDA-EVM的链路质量评估算法。算法以NDA-EVM为信道质量评估参量,利用干扰影响后的信道增益为中间变量,建立NDA-EVM在同信道干扰影响下的模型,推导NDA-EVM在同信道干扰影响下的上限,界定干扰影响下传输信道最坏性能。仿真分析表明:基于NDA-EVM的信道质量评估算法能够准确反映同信道干扰下的信道质量,对信道中同信道干扰的变化有正确响应,且NDA-EVM性能上限在低调制阶数与低SNR时与理论值吻合度高,在信道条件恶劣的情况下仍能为系统提供信道质量评估功能。
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