基于中继和d2d技术的lte-a蜂窝小区通信性能研究

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1、硕士学位论文基于中继和D2D技术的LTE-A蜂窝小区通信性能研究THEPERFORMANCERESEARCHOFLTE-ACELLULARNETWORKBASEDONRELAYANDDEVICE-TO-DEVICETECHNOLOGY张爽哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TN929.5学校代码：10213国际图书分类号：621.39密级：公开工学硕士学位论文基于中继和D2D技术的LTE-A蜂窝小区通信性能研究硕士研究生：张爽导师：刘宁庆教授申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified

2、Index:TN929.5U.D.C:621.39DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringTHEPERFORMANCERESEARCHOFLTE-ACELLULARNETWORKBASEDONRELAYANDDEVICE-TO-DEVICETECHNOLOGYCandidate：ZhangShuangSupervisor：Prof.LiuNingqingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InformationandCommunicationEngineering

3、Affiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要近些年来移动通信技术高速发展，人们对通信质量的要求越来越高，需求的服务也趋于多样化、复杂化。针对LTE-A蜂窝小区边缘等地区通信质量较低的问题，引入中继技术在现有的无线网络的基础上，扩展覆盖区域，提高热点地区通信质量。D2D技术可以高效利用日益短缺的频谱资源，分担基站的流量，减轻负担，

4、提高通信系统的吞吐量和频带利用效率。利用层3中继具有无线资源管理的特点，使其与D2D直通用户、D2D非直通用户、蜂窝用户并存构建通信网络，研究不同模式配置的情况对通信系统吞吐量的影响。本文的研究背景考虑在LTE-A蜂窝小区中，同时结合中继技术与D2D技术，对系统通信性能进行研究分析。基于LTE-A中继蜂窝网络系统架构和链路模型、以及D2D技术的工作原理和通信模式，分别考虑将D2D非直通模式（中继转发模式）、D2D直通模式（复用模式）与LTE-A中继蜂窝网络结合，建立两种模式D2D系统模型，分析各通信过程，构建以系统吞吐量为目标函数的MINLP优化问题。证明该目标函数及限制条件满足凸优化

5、条件，而后利用拉格朗日对偶法求解。通过理论推导和仿真分析，发现不同D2D通信模式与中继技术结合构建的LTE-A蜂窝小区在吞吐量和公平性上的差异。在以上两种模型的基础上，建立同时包含两种D2D通信模式的系统模型，同样以系统吞吐量为目标函数，由于此问题为非凸问题，因此利用遗传算法求解，分析比较在不同网络场景参数对系统吞吐量的影响情况。关键词：LTE-Advanced蜂窝网络；中继技术；D2D技术；凸优化；遗传算法-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInrecentyears,mobilecommunicationtechnologyhasdevelopedrapidly,p

6、eoplehavehigherandhigherrequirementforthequalityofcommunication,servicedemand,tendtobediversifiedandcomplicated.ForLTE-Acelledgeregionssuchasthecommunicationproblemoflowquality,introducingtherelaytechnology,onthebasisoftheexistingwirelessnetwork,relaytechnologycanextendcoverage,improvecommunicat

7、ionqualityinhotspots.D2Dtechnologycanusetheincreasinglyscarcespectrumresourcesefficiently,unloadstation’strafficandeasetheburden,improvetheutilizationefficiencyofcommunicationsystemthroughputandfrequencyband.Usinglayer3relay