蜂窩-D2D混合系統(tǒng)傳輸速率與能量效率研究.pdf

1、D2D(Device-to-Device)通信作為5G中一種重要的近場(chǎng)通信技術(shù)其已被LTE-advance標(biāo)準(zhǔn)化，而隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展以及用戶需求的不斷提高，傳統(tǒng)的蜂窩系統(tǒng)已不能滿足無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的普遍要求，而帶有層次結(jié)構(gòu)的本地小型通信場(chǎng)景將成為蜂窩系統(tǒng)重要的補(bǔ)充，于是D2D通信將成為蜂窩用戶的重要拓展形式。D2D通信作為一種短距離通信方式，其具有低延時(shí)，低功耗，傳輸速率高的通信特點(diǎn);其在復(fù)用模式下利用授權(quán)頻帶資源既能提高頻譜利用率又能讓用

2、戶服務(wù)質(zhì)量有所保證，所以D2D技術(shù)將作為未來(lái)無(wú)線通信的重要形式。
　　本文首先考慮蜂窩-D2D混合系統(tǒng)模型。分析了D2D用戶直連和蜂窩這兩種模式下的傳輸速率下限表達(dá)式;著重研究了D2D復(fù)用模式的混合系統(tǒng)，并通過(guò)隨機(jī)幾何的泊松點(diǎn)過(guò)程(PPP)對(duì)用戶分布進(jìn)行描述，分析了蜂窩用戶和D2D用戶的傳輸概率（覆蓋率）表達(dá)式。在此基礎(chǔ)上得到了單頻帶功率控制和用戶分配方案，并進(jìn)一步深入分析了基于載波聚合的多頻帶功率分配方案。仿真結(jié)果表明，用戶采用

3、功率控制后能夠有效提高混合系統(tǒng)性能，這與理論結(jié)果保持一致;并且多頻帶功率分配方案在提高頻帶利用率的同時(shí)，可以在特定的D2D用戶密度情況下找到總傳輸速率的最大值。
　　然后，本文研究了大規(guī)模MIMO-D2D混合系統(tǒng)模型。通過(guò)PPP理論對(duì)用戶分布進(jìn)行描述，分別分析了混合系統(tǒng)共享下行鏈路頻帶資源和上行鏈路頻帶資源兩種情況，并推導(dǎo)了上行鏈路的傳輸速率表達(dá)式;仿真分析了傳輸速率、能量效率與天線數(shù)、D2D用戶密度等因素之間的關(guān)系;并討論了三種