D2D中继算法研究

摘? ??要 伴随着科技的进步，移动通信已经由最初的一代发展到了如今的第三代，而第四代也已在研究中。而现在，蜂窝通信系统的向前发展，吸引了越来越多的移动用户，给蜂窝网络带来商机，同时也带来了压力，比如频谱资源有限容量受限的压力，增加新业务的压力。本文基于未来移动通信系统为背景，介绍了一种新型的终端业务D2D (D2D： Device-to-Device)通信系统，这种通信系统是指邻近的终端可以在近距离范围内通过直连链路进行数据传输的方式，而不需要通过中心节点（即基站）进行转发。将D2D系统与蜂窝系统的结合，不但能够扩大蜂窝容量，而且具有节省频谱资源，低能耗，缩短延时等优点。而在此基础上选择最优的中继算法则更能有利于最大限度的提升通信性能并能使系统开销最小。因而，研究在蜂窝系统为背景下的D2D通信系统中继算法就更具有实际意义。 关键词：D2D通信系统；蜂窝通信系统；中继选择； D2D中继技术的发展 在现代科技如此发达的年代，移动通信设备已经成为人们日常生活中不可或缺的部分。而无线通信技术发展至今，从以模拟蜂窝移动通信系统的第一代蜂窝网路到第二代以GSM为代表的数字蜂窝移动通信系统，以及现在能支持语音数据综合和移动多媒体的第三代移动通信网络，而包括现在正在研究中的B3G、LTE、LTE-A和IMT-A，都一直在朝着高速率、低时延和宽带化的方向发展。移动通信技术的发展是伴随着人们需求的提高而发展的，然而由于业务的成熟和客户的增多，渐渐的通信技术开始向数字语音多媒体等方面发展，越来越高的业务要求和客户需求，使得蜂窝网的容量受限成为一个不可回避的问题。另外，在无线通信网络过渡过程中也遇到了一些问题，比如空中接口的数据速率有限以及缺乏很有吸引力的服务等，此外在设计未来无线网络的时候，其中一个很明显的挑战是随着业务的增多，移动设备能量损耗日益迅速，目前电池的发展速度还满足不了能量消耗的速度。对于这些问题，随着蜂窝控制下的D2D通信技术的提出，对解决上面所说的一些不利因素有了新思路。而关键是目前在D2D通信系统中选择最优的中继则更加有利于提升系统的性能。 1.2 D2D中继仿真平台 本论文主要借助于MATLAB仿真平台，依靠其强大的数据处理能力和仿真实现功能，完成对D2D中继算法的研究。MATLAB的基本数据单位是矩阵，当研究D2D中继进行中继容量、中继概率时，主要涉及到D2D中继算法的循环迭代和公式的处理速度上等，MATLAB在这个方面表现较为良好，能够实现快速的建模，数据能够保存，供后面的调试使用，节约执行时间。 ?????? MATLAB是一个包含大量计算算法的集合。其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而前经过了各种优化和容错处理。 ?????? 本文借助于MATLAB来进行软件平台的仿真，从分利用MATLAB集成的仿真模块和自定义M脚本文件，完成对D2D中继选择算法运算。 1.3论文的主要工作 作为广受欢迎的热门技术，无线通信要向越来越多的用户提供越来越多的业务，业务的增多也导致蜂窝通信系统容量受限。而短距离通信业务由于可以解放基站愈受青睐，如D2D系统就能节省约一半的频谱资源，为了提高无线频谱资源的使用效率等，本文以D2D通信系统为研究对象，在熟悉无线通信发展的基础上，深入了解D2D通信系统的原理，并根据项目安排，对蜂窝控制下D2D通信系统中的中继算法进行了主要分析研究。 1.4论文的组织 第一章描述了本课题的研究内容和结构安排。 第二章系统描述蜂窝系统的发展历史，发展路线，以及蜂窝通信系统的一些技术，主要描述LTE系统的现状及LTE-A系统的关键技术，使读者熟悉蜂窝通信系统的发展历程以及目前所处的状态。 第三章详细地介绍了蜂窝环境下D2D通信系统的基本思想、基本结构、优缺点及研究现状等，阐述了其研究的必要性。 第四章系统地阐述了D2D通信系统中继选择，比较各中继之间的优缺点.选择最优的中继。 第五章利用MATLAB仿真中继算法，比较各种算法及性能分析。