基于LTE-A的设备间直接通信(D2D)协议架构分析

设备间直接通信(D2D)使得设备之间可以直接传输数据而无须基站转发,可有效降低网络负荷,提升系统吞吐量,是5G移动通信系统的关键技术之一.相较于现有移动通信模式5G通信系统将支持对等设备间直传数据.该文针对LTE-A通信系统架构,分析了现有通信架构对D2D的通信的支持性,并较为深入的介绍了协议架构结构及功能.

D2D通信复用异构蜂窝网络中分布式路由资源分配方法

由于设备到设备(Device-To-Device,D2D)通信复用异构蜂窝网络环境的复杂性和动态性,难以实现高效、均衡的路由资源利用,文章提出D2D通信复用异构蜂窝网络中分布式路由资源分配方法。采用分布式系统模型构建D2D通信复用异构蜂窝网络的拓扑结构,基于邻居节点信息交换实现D2D设备发现,并引入自适应的会话建立策略建立通信链路,采用贪婪算法为D2D用户分配子信道,实现路由资源的均衡分配。实验结果表明,设计方法在提升D2D用户之间数据传输速率方面具有较好的性能,适用于D2D通信复用异构蜂窝网络中的路由资源分配。

基于蜂窝网络的多对D2D通信性能研究

针对终端间直接通信技术(Device-to-Device,D2D)共享蜂窝通信上行链路资源,研究多对D2D链路共享资源对蜂窝系统性能的影响,在多对D2D通信链路累积干扰条件下推导系统中断概率并进行了仿真分析,仿真结果表明,增加D2D链路会增大对基站的干扰,但当D2D链路分布满足一定的距离条件,较大的D2D链路数不仅能够保证系统中断概率,还可使引入多对D2D通信后的系统容量得到提升。

软件定义的D2D和V2X通信研究综述

设备到设备(D2D)和车辆到万物(V2X)技术有一定相似性,都被视为5G通信的重要组成部分,可为蜂窝移动通信提供备用网络服务和多种应用服务。而软件定义网络(SDN)可提高D2D和V2X的通信能力和灵活性。对软件定义的D2D通信(SD-D2D)和软件定义的V2X通信(SD-V2X)进行了梳理,基于它们的共性和特色,分别剖析了它们的发展现状和通信架构,并分析了D2D节点位置和发现管理、D2D路由控制、D2D流表管理、V2V路径规划、V2V路径恢复等关键技术。最后指出SD-D2D架构已接近成熟,SD-V2X框架也已初步确定,原有D2D/V2X通信中存在的干扰管理、移动管理和路由管理等问题能够得到有效改善,同时还指出现有SD-D2D/V2X研究存在的与实际应用脱节的现象有待克服。

基于开环功率控制的D2D通信的研究

文章基于开环功率控制下的D2D通信技术,提出在Matlab平台上构建蜂窝用户与D2D用户共存的蜂窝小区模型,并在不同用户分布密度以及不同通信距离的情况下对D2D通信的性能进行仿真与分析,得出结论:当D2D通信用户间的距离很小时,相较于D2D协作通信,D2D直接通信的用户体验度更高;当D2D通信距离固定时,在D2D协作通信中,用户的分布密度起着至关重要的作用,而在D2D直接通信中,用户的分布密度对D2D直接通信的性能几乎没有影响。

基于簇用户设备分类和频谱共享分配的D2D网络覆盖分析

D2D通信是5G/B5G网络的关键技术之一,同时小小区的中心化部署形成了以父点为中心的簇.因此,文章构建了一个基于泊松点和泊松簇过程的网络模型,提出了一种基于簇的用户设备(User Equipment,UE)分类方案,并设计了联合正交与共享的频谱资源分配方案.基于簇的UEs分类方案将UEs分为不同类型的簇中心和簇边缘UEs;联合频谱分配方案,将可获得的频带分为正交的两个子带,不同类型的UEs(BSs)共享子带.对此设计,建立了D2D接收机的干扰模型,给出了干扰分布,并分析了簇中心和簇边缘D2D接收机的覆盖概率.仿真和数值结果表明D2D网络覆盖概率随着微微BS(Pico BS,PBS)发射功率的减小而增加.同时,也给出了PBS覆盖半径和D2D发射机覆盖半径对D2D网络覆盖概率的影响.

基于辅助设备的D2D集群的文件块缓存策略研究

为了解决D2D缓存命中概率的最优化问题,在集群用户中加入了移动辅助设备(HEs)缓存,同时,提出了基于辅助设备的D2D集群的流性文件块分批缓存策略(FCPhit):首先,将有相似文件请求的用户群置于一个集群中;然后,将用户分批并将流行文件分为若干块,用户设备缓存文件的第1块,移动辅助设备缓存其他文件块.并与已有的最流行缓存策略(MPhit)、最优缓存策略(OCPhit)和等概率缓存策略(EPRC)进行对比实验,结果表明:FCPhit策略可以有效提高系统的缓存命中概率.

SCMA-D2D混合网络卷积自编码器

为满足物联网通信大连接、低功耗的需求,高效利用有限的频谱资源成为一项重要的挑战。在应用了稀疏码分多址接入(SCMA)技术的蜂窝网络中增加设备对设备(D2D)用户对,两者共享频谱资源,可以进一步提高频谱利用率,满足大规模连接和低功耗的通信需求。然而,当不同类型的用户共享相同的频谱资源时会导致严重的用户间干扰,导致多用户检测精度降低,译码复杂度增高。本文使用卷积神经网络(CNN)进行SCMA-D2D混合网络自编码器设计,通过端到端的联合训练,设计出合适的神经网络结构。用CNN单元实现混合网络的编码,学习SCMA蜂窝用户和D2D用户的有效码本;将混合网络的多用户检测问题建模为一个基于共享层机制的多任务分类解码问题,建立多用户分类解码器。实验结果表明,本文提出的自编码器能够生成对系统适应性更强的码本,结合接收端的多任务分类解码器能够有效地提高整个混合网络系统的误码率性能,同时减小译码计算复杂度。

基于D2D的电力物联网及其组播重传技术

针对基于资源竞争与应答重传的传统自组网无法满足电力物联网需求的问题,提出了一种新型的基于蜂窝基础设施的无线自组网架构。该方案融合终端间直接通信(D2D)与自组网技术,利用集中式资源调度与终端间互相协作的优点,可以大幅缩短网络部署时间,提升网络鲁棒性。同时,考虑D2D簇内各终端的蜂窝网链路的阴影衰落具有强相关性,从而在某些场景中存在接收节点都译码失败的情况,现有重传方案效率不高。为解决此问题设计了协作簇内快速重传方案。新方案无需基站重传,而由终端间的协作传输和软信息合并完成组播重传,从而极大地提升了电力自组网的传输效率和鲁棒性。仿真结果表明,所提方案在这种场景中平均重传次数和传输时延性能都得到了改善。

D2D ProSe技术与铁路应用场景分析

基于国内外铁路对新一代移动通信系统的需求,深入研究3GPP相关技术规范,提出将D2D ProSe应用到铁路新一代移动通信系统。对D2D ProSe的关键技术、网络架构、接口和技术优势进行论述;结合技术特点,分别在网络故障和网络工作正常情况下,分析其在铁路的潜在应用,并给出相应作业的D2D ProSe通信流程;提出D2D ProSe在铁路应用面临的关键问题。D2D ProSe不但可有效解决脱网通信问题,而且可以拓展铁路新一代移动通信系统的应用范畴,提高网络健壮性和业务容量,实现基础设施共享,降低建设和维护成本。

基于5G技术的工厂无线通信系统设计

针对传统制造企业对无线通信网络的需求,在分析5G三大关键技术与三大工业场景的基础上,设计了由数据中心、5G通信网络及终端组成的工厂无线通信系统,通过D2D通信,提高了终端与终端间的通信速率,进一步提升了工业控制网络的通信功能。

密集全双工设备直连网基于公平性的功率控制

针对5G网络中密集全双工设备直连(full duplex device to device,FD-D2D)网络不同用户之间性能差异较大、性能不公平的问题,提出一种基于比例公平的功率控制模型,优化目标是在保证蜂窝用户能够满足最小通信速率要求的基础上减小FD-D2D用户间的性能差异。考虑到所提出模型功率控制模型的非凸特性,设计基于凸函数差结构的迭代方法搜索优化目标的全局最优解。仿真结果表明,所提算法能够有效提升FD-D2D用户公平性。

C-RAN架构网络中基于分组调度的直接通信机制

针对现有技术应用到集中式/协作式/云计算无线接入网(centralized,cooperative,cloud radio access network,C-RAN)中不能充分利用其集中式管理特性,从而造成无线资源利用率较为低下的问题,研究了C-RAN架构下的直接通信(device to device,D2D),提出了一种基于分组调度的直接通信机制,该机制利用C-RAN架构网络中基带资源处理池共享移动终端信息的特性,通过移动终端的位置信息直接计算用户之间的距离,并与设定的门限值比较,以确定是否建立直接通信并根据判断结果建立通信链路。仿真结果表明,C-RAN架构网络采用直接通信方式,系统吞吐量增加了7.2%,用户连接数提高了6.4%。