【摘 要】
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随着智能家居、智能交通、公共安全等智能设备的指数级增长,以及物联网通信技术的快速发展,对现有网络的容量、时延和安全性迎来更高的挑战。现NB-IoT技术聚焦于低功耗广覆盖
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随着智能家居、智能交通、公共安全等智能设备的指数级增长,以及物联网通信技术的快速发展,对现有网络的容量、时延和安全性迎来更高的挑战。现NB-IoT技术聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IoT)市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术,具有广覆盖、多连接、低成本、低功耗、架构优等特点。但随着工作在授权频段的NB-IoT技术的大规模商用,爆炸式增长的业务会导致基站负载显著增大、频谱资源急剧匮乏、传输时延明显提高。然而D2D通信技术是现有蜂窝网络的关键技术之一,具有提高通信系统频谱效率、提升小区吞吐量等优点。因此为了克服NB-IoT技术在各应用领域中的局限性以及解决频谱资源匮乏等问题,本文研究了一种NB-IoT技术与D2D通信技术相融合的通信方法,即基于载波侦听的NB-IoT-D2D通信资源分配方法。其工作内容及创新点如下:1.提出一种基于载波侦听的NB-IoT-D2D通信资源获取方法,此方法在保证D2D通信对蜂窝通信的干扰不超过干扰门限的前提下,提高系统整体吞吐量。该方法不依赖基站协调分配通信资源,通过监听基站的RRC信令,获取非锚定载波的空闲状态概率,选择用于D2D数据传输的最优非锚定载波,并通过侦听锚定载波和最优非锚定载波选择用于D2D通信的空闲资源,有效提高信道利用率。2.在上述基于载波侦听的D2D通信资源获取方法基础上,设计一种基于NB-IoT标准的D2D通信协议。该协议在保证NB-IoT正常通信的基础上,D2D终端直接获取D2D通信资源并建立D2D通信连接。由于处于空闲监听态的NB-IoT终端驻留在锚定载波,所以D2D终端以NB-IoT的锚定载波为请求通信载体,以最优非锚定载波为传输数据业务载体,实现基于NB-IoT的D2D通信,从而有效缓解小区接入终端数量的压力。3.为了验证所提出的基于载波侦听的NB-IoT-D2D通信方法,本文基于NS3仿真软件中的LTE模块搭建了NB-IoT-D2D通信系统仿真模型,并以D2D通信对蜂窝用户产生的干扰、系统吞吐量、丢包率、数据包平均时延、信道利用率为性能衡量指标对该协议进行评估。在合适的参数配置下,D2D通信对蜂窝用户的干扰在干扰门限值内,并在保证蜂窝通信和D2D通信性能的前提下,能够有效提高整体系统吞吐量及信道利用率。
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