通信類外文文獻翻譯--蜂窩網(wǎng)絡中的全雙工通信設備（譯文）

1、出處： 出處：Kim S, Stark W. Full duplex device to device communication in cellular networks[C]//Computing, Networking and Communications (ICNC), 2014 International Conference on. IEEE, 2014: 721-725.中文 中文 5870 字蜂窩網(wǎng)絡中的全雙工通信設備

2、蜂窩網(wǎng)絡中的全雙工通信設備Sanghoon Kim 和韋恩·斯塔克 密歇根州大學，安阿伯，MI48109 kimsangh@umich.edu/ stark@umich.edu 摘要——在本文中，我們研究了單波段全雙工通信設備的性能改進，它可以發(fā)送和接收蜂窩網(wǎng)絡同一頻率的波段。在蜂窩網(wǎng)絡中，兩個不同的頻率能夠同時發(fā)送和接收半雙工無線電。最近，全雙工無線電允許無線節(jié)點同時發(fā)送和接收同一個頻段。這表明，對于短距離通信，它是有作用

3、的。同樣，全雙工通信是適合設備到設備（ D2D ）通信的，D2D 通信通常是一個短距離通信。(D2D)通信是蜂窩網(wǎng)絡中的墊片方案，使對等網(wǎng)絡對主蜂窩網(wǎng)絡產(chǎn)生有限的影響。當用戶設備更靠近其他用戶設備，而不是基站時，D2D 通信會提高使用者之間通信的帶寬效率。當全雙工通信用于 D2D 通信時，本地用戶之間的雙向通信就只需要一個頻段。全雙工通信提高了 D2D 通信的帶寬效率。我們提出了一個簡單的全雙工D2D 通信協(xié)議，并對比傳統(tǒng)蜂窩通信方案來

4、分析該協(xié)議的帶寬增益。I. 簡介無線網(wǎng)絡經(jīng)常在帶寬效率或能量效率中受到限制。蜂窩網(wǎng)絡通常依靠兩個使用者之間的通信并利用大量基礎設施來檢查基站。如果兩個使用者無限接近，那么頻譜和能量的利用就不夠有效，若此次通信包含大量信息，那么效率會更低。D2D 通信直接發(fā)生在兩個設備間，而不需通過一些基礎設施，當 D2D 通信是適合的，協(xié)議的設計也是適合的，那么D2D 通信就有了決定性的挑戰(zhàn)。設備到設備的通信已包含在諸如 IEEE802.11 分布式標

5、準中。在 IEEE 802.11 網(wǎng)絡中，無線節(jié)點感知到信道，并決定它是否可以發(fā)送一個分組。在分布式無線網(wǎng)絡中，節(jié)點采用了碰撞避免機制，例如 CSMA / CA 或 RTS/ CTS 協(xié)議。當一個接入點（AP）通常用于 IEEE802.11 網(wǎng)絡時，AP 不直接控制任何的信道訪問或資源分配。然而，設備到設備的通信沒有被應用在蜂窩網(wǎng)絡中。在蜂窩網(wǎng)絡中，信息通過基站發(fā)送到目標用戶設備（UE） ?；疽话憧刂菩诺涝L問和分配資源，即使該通信

6、發(fā)生在同一單元的用戶設備中。圖片１： 雙工通信系統(tǒng)Pt，在距離為 d1 是接收到的信號功率是：(1) 21P | h | trPd ? ?其中 h 是 Rayleigh 衰落， ，α是路徑損耗指數(shù)。使用 MIMO 時，在發(fā)射器 2 | h | 1 E ? ? ? ? ?和接收器天線元件之間，該信道在一個特定的頻率 h 衰弱被替換成衰落矩陣 H。可用于任何類型通信的帶寬相對相干帶寬是足夠大的，所以衰落是獨立的。B. 無線電模型我們假設無線

7、電配備兩個天線，D2D 模式傳輸天線用于傳輸，而另一個天線用于接收。我們考慮的情況是，用戶可以在一個天線傳輸同時在第二天線接收，如圖 1 所示，然而，一個節(jié)點的發(fā)射天線所發(fā)送的信號會干擾到在同一節(jié)點中的接收天線所接收的信號。模擬和數(shù)字干擾抵消只能部分取消自干擾。另外，自干擾是不可能被完全地取消的。當一個節(jié)點是發(fā)射功率 Pt，殘留的自干擾功率 KPt 量中 K 是自干擾消除因子。隨著傳輸信號功率的增加，殘留的自干擾也會增加。當兩個用戶之間

8、的信道是獨立同分布的快衰落與距離相關的路徑損耗，完整的雙工通信的 SINR 可以表示為（2） 20ttP d SINR N W KP?? ?是 D2D 通信的發(fā)射功率， 是兩個節(jié)點之間的距離。 t P 2 dC. D2D 通信模型我們假設 D2D 通信只用于同一單元中的用戶設備，因為 D2D 通信被基站控制，不同單元的設備可能不能夠直接通信，否則將是低效的。D2D 通信的帶寬分配將在下一章介紹。要建立 D2D 通信，兩個步驟是必需的。第

9、一步驟是發(fā)現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)是用來尋找鄰近區(qū)域的可用服務。當 D2D 通信支持用戶移動設備的應用程序， D2D 通信的可能性就能被確定下來。用戶設備需要確定其它裝置是否處于同一單元的鄰近區(qū)域，是否具備 D2D通信能力。這還存在服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議，如 Flashlinq[9] 和 Wi-Fi Direct[10]。 Flashlinq 支持蜂窩網(wǎng)絡中的服務發(fā)現(xiàn)。第二個步驟是 D2D 通信設置。用戶設備要求 D2D 通信到基站和基站確定這兩個通信方案（D2

10、D 和正常通信）哪個更高效。當確定 D2D 通信比通過基站的通信更有效率，D2D 通信就會被允許的，相關資源會得到分配。在本文中，我們假設第一個步驟是成功的，只考慮第二個步驟和實際的 D2D 通信。我們假定用戶清楚該信道狀態(tài)，例如路徑損耗和用戶設備與 D2D 通信之間的衰弱。在如 Flashlinq[9]的協(xié)議中，一種特殊類型的信標被用于廣播或發(fā)現(xiàn)服務，用戶設備通過聽信標來估計到其他用戶設備的信道。因為全雙工通信可以在同一頻帶中傳輸和接

11、收信息，它可以提高一個單元的帶寬效率。當 D2D 通信用于同一單元兩個用戶設備之間的通信時，它用的帶寬是基于基礎設施的通信（FDD）的一半。全雙工 D2D 通信和基于基礎設施的通信區(qū)別如圖 2 所示。當用戶設備與基站通信，它使用半雙工模式的兩個天線。當用戶設備采用的是 D2D 通信，它會采用全雙工通信，各個方向使用天線 1。D. 基于基礎設施的通信模型我們假設基于頻分雙工的蜂窩通信在蜂窩網(wǎng)絡中應用?；诨A設施的通信會出現(xiàn)兩種情況。第一