论文部分内容阅读
设备与设备(Device to Device,D2D)通信是一种新型的无线通信技术,它具有减小基站负载、降低通信时延、节约设备能耗等优点,同时能够有效地提高系统的频谱利用率,解决蜂窝网络频谱资源短缺的问题。在蜂窝网络中,D2D通信的频谱资源分配对于提高网络的传输性能,改善网络的服务质量(Quality ofService,QoS)以及用户的体验质量(QualityofExperience,QoE)具有重要作用。本硕士学位论文在充分调查D2D通信技术背景与研究现状的基础上,针对D2D通信中的QoS和QoE问题,对频谱资源分配算法进行了深入研究,创新性地提出了三种D2D通信频谱资源分配算法。首先,针对D2D通信中的QoS问题,论文研究并提出了一种面向QoS的D2D通信频谱资源分配算法。该算法在频谱资源分配中根据蜂窝用户和D2D用户对的位置信息计算蜂窝用户和D2D用户对的信道增益和数据传输速率,为每一个D2D用户对建立蜂窝用户候选集合并确定其分配优先级,根据优先级从高到低的顺序为每一个D2D用户从其蜂窝用户候选集合中选择可共享的频谱资源块进行分配。仿真实验结果表明,该算法能够有效提升系统在D2D用户对平均满意度、系统总吞吐量和D2D用户对平均数据传输速率方面的性能。其次,针对D2D通信中的QoE问题,论文研究并提出了一种面向QoE的业务完成时间感知D2D通信频谱资源分配算法。该算法将用户的业务完成时间作为衡量用户QoE的一个主要因素。在频谱资源分配中,将时间分成一系列固定时间长度的时间片,用于更准确地计算D2D用户对的业务完成时间,并引入参量QoEjk来衡量第k个时间片内D2D用户对Dj的QoE,在每一个时间片内,允许较小QoEjk值的D2D用户对优先获得频谱资源。同时,引入一个QoE模型来衡量D2D用户对的QoE满意度。仿真结果表明,该算法能够有效提升系统在系统总吞吐量、D2D用户对平均QoE和D2D用户对业务完成满意度方面的性能。最后,针对D2D通信中的QoE问题,论文研究并提出了一种面向QoE的能量和速率感知D2D通信频谱资源分配算法。该算法将用户设备的电池能量以及用户的数据传输速率作为衡量用户QoE的两个主要因素。在频谱资源分配中,引入一个基于Peukert定律的电池能量模型来预测用户设备的电池能量消耗。同时,引入一个基于经典MOS模型和logistics函数的QoE模型来衡量用户的QoE满意度。在每个时间片k内,引入了一个满意程度函数q(k)来衡量D2D用户对当前时间片的QoE满意度,并允许较小q(k)值的D2D用户对优先获得频谱资源。仿真结果表明,该算法能够有效地提升系统在D2D用户对平均QoE、D2D用户对平均电池消耗量方面的性能,并在系统总吞吐量方面也有较好的表现。