论文部分内容阅读
随着移动通信技术的不断发展,终端用户对通信服务质量的要求也越来越高,同时本地多媒体数据业务急剧增长,使得频谱资源问题变得日益严峻。为解决该问题,终端直通技术(D2D,Device-to-Device)被引入了蜂窝通信系统中。D2D通信技术是距离相近的两个终端通过复用蜂窝用户的频谱资源直接进行通信。该技术不仅可以缓解当前频谱资源短缺的现状,还可以减轻基站负担,减小传输时延,同时还可以提高频谱利用率。但D2D通信引入蜂窝通信系统的同时,会带来严重的干扰问题。因此,如何设计合理的D2D通信资源分配算法,以便有效抑制蜂窝用户和D2D用户之间的同频干扰成为D2D通信技术的研究重心。故本文的主要工作如下:首先,在多小区D2D通信的场景中,现有基于部分频率复用(FFR,Fractional Frequency Reuse)的资源分配方案仅为D2D用户选择了较优的备选频谱资源,在该备选频谱资源中随机进行复用,并没有最大化降低蜂窝用户和D2D用户之间的干扰。故本文提出一种基于FFR的多小区D2D通信资源分配算法。该算法充分考虑D2D所属区域和信道增益对系统吞吐量的影响,以系统最大化系统吞吐量为目标,为每对D2D用户寻找多个最优的蜂窝用户的频谱资源进行复用,并确定其对应的复用比例。仿真结果表明,该算法有效的减小了小区间的干扰问题,保证了蜂窝用户的通信稳定性,提升了D2D通信系统的整体性能。其次,在基于SFR的多小区通信系统中,D2D通信的引入对蜂窝通信系统的干扰十分严重,使得蜂窝用户的通信性能严重减弱。针对该问题,提出一种基于图论的多小区D2D通信资源分配算法。首先分析D2D通信系统模型,在保证蜂窝用户的服务质量的前提下,以最大化D2D通信系统的吞吐量增益为目标展开研究。将蜂窝用户和D2D用户分别等效为二分图中两个相互独立的正交子集,D2D用户复用蜂窝用户频谱资源所带来的吞吐量增益等效为二分图中连线的权值,进而采用最优匹配算法求取二分图的完美匹配,输出对应的分配矩阵并求取对应的分配比例。仿真结果表明,该算法有效的提升了通信系统的频谱利用率,增加了D2D通信系统的吞吐量。