基于Matlab的5G网络中实现D2D资源分配算法研究开题报告

 2021-08-08 01:08

全文总字数:1884字

1. 研究目的与意义

通信技术的飞速发展,移动通信已经成为人们生活中必不可少的部分,终端设备和应用程序的数量与日俱增,因此蜂窝网络的设计也体现出如何获得更高传输速率的要求,但与此同时,可用的频谱资源正变得越来越少。D2D通信作为未来无线通信的关键技术,受到了广泛的关注,设备到设备的通信技术是一种短距离通信技术,可以在基站控制下使数据链路不经过基站而在终端间直接进行传输,提高频谱利用率和小区中用户数据传输速率,同时D2D设备的部署成本较低,能在无线网络中广泛分布,提高无线网络的覆盖能力,增强通信网络的负载能力,实现频谱资源的高效利用,尽管D2D通信技术可以改善无线通信中频谱资源不能被充分利用的现状,但它的引入也给无线通信系统带来了压力,若D2D设备与蜂窝设备共享相同频段的无线资源,D2D通信链路与蜂窝通信链路间会形成干扰,若多个D2D设备在同一时刻共享相同频谱资源,D2D链路间也会产生干扰,为了增大D2D的传输速率同时保证蜂窝用户的速率的情况下,我们引入了博弈论,博弈论作为现代数学领域中一个新分支,主要研究多个竞争参与者应对竞争环境制定对应策略以获得最大利益的问题,通过对D2D设备和蜂窝设备建立博弈模型,为拍卖博弈,建立D2D用户和蜂窝用户的效用函数,为使二者的效用函数最大,求出D2D发送设备和蜂窝用户发送功率的纳什均衡解,从而增大D2D用户和蜂窝用户的传输速率。

2. 国内外研究现状分析

d2d通信早先用作于通用移动通信系统中的一种ad.hoc多跳中继协议,该协议要求用户每隔一段时间间隔侦听附近的用户,判断其是否可能成为中继点,然而,采用这种持续侦听的方法时,即使在小区中没有检测到中继点,系统也会不断产生开销。2008年,高通公司首次提出了真正意义上的d2d通信技术,不再局限于一种服务并且也不会造成额外的开销,从2009年开始,欧洲的winner 项目对d2d通信技术展开全面研究,klaus doppler等人针对d2d通信中出现的资源分配、干扰消除、功率控制等问题进行了一系列的研究工作,旨在全面提升imt-advanced中,d2d通信的应用场景和服务质量也正被不断的扩展和研究。

资源分配是d2d通信中最重要的一个研究领域。资源分配的意义是保证蜂窝通信服务质量的前提下,通过资源复用保证非蜂窝通信设备的qos,提高资源利用率和传输速率。资源分配方案应在有效性、复杂度和干扰控制等方面具有良好特性。当通信技术的发展受限于频谱资源时,d2d通信在通信网领域显得尤为重要。针对d2d通信资源的分配情况,可以将网络结构抽象为图。在蜂窝网络环境中,信道可用性由蜂窝用户的通信变化和d2d用户的移动性决定,因而网络的拓扑结构随着通信环境的变化而变化,因此可用图着色理论来处理多设备复用蜂窝频谱资源的通信场景,实现更优的系统性能。同时,很多学者将d2d通信资源分配问题转化成为一个混合整数非线性规划问题,通过启发式算法解决np-hard问题,从而得出最优方案。由于以上的资源分配方案需要单独的信令信道进行实时地信令传输,因而增加了网络结构复杂度和信令开销,而基于博弈理论的资源分配方法主要研究单个设备的分配行为,所以网络不需要分配单独的信令信道,亦可降低信令开销。

拍卖模型是博弈论的一种基本模型,运用连续二价拍卖理论将信道资源划分为连续的单元资源块作为商品进行拍卖,d2d用户作为竞买者竞标单位资源块,以获得在d2d通信模式下的最优传输速率;xu等人设计了基于反向迭代组合拍卖博弈的资源分配方案,该模型中频谱资源作为竞标者,而d2d设备和对应的传输功率被打包成商品,该模型可以有效的提高蜂窝网络的传输速率,改善网络的系统性能;li等人从经济角度出发,提出了基于复式拍卖的多蜂窝小区资源分配模型,作者通过大量实验证明复式拍卖算法可以保证更高的系统性能。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

一、利用MATLAB建立通信网络模型

二、对建立的通信模型进行数据研究

三、通过数据改进方案

进度计划:

序号

项目

时间

阶段成果

1

背景研究

2周左右

文献综述,开题报告

2

熟悉阅读国内外相关论文

3周左右

技术方案

3

学习MATLAB软件基本用法

1周左右

5

学习蜂窝网络场景建模

2周左右

建立通信模型

6

计算测试结果及完善

2-3周左右

7

撰写论文

2周左右

毕业论文

8

准备答辩材料,答辩

1周左右

答辩演示文稿

4. 研究创新点

(1)利用博弈论的算法控制发射机的发射功率,从而提高网络用户整体的吞吐量。

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