D2D通信的干扰控制及其安全信道调度

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终端直连通信(Device-to-Device,D2D)以其高速率、低功耗、低时延等特点,在提升系统吞吐量、提高频谱资源利用率等方面的巨大优势成为近来研究热点。当D2D链路与蜂窝链路共用频谱资源时,共用链路会存在干扰。同时,由于无线移动用户接入随机性强以及无线网络固有的广播性的特点,D2D通信中的安全问题也值得被研究。本文主要针对D2D通信的干扰控制和安全信道调度这两个问题展开研究,提出了资源分配方案与信道选择策略,仿真并分析其对系统的影响,论文主要工作如下:首先介绍D2D通信的三种工作模式:蜂窝模式、正交模式、复用模式,主要分析了 D2D通信在复用蜂窝通信上行资源和复用蜂窝通信下行资源的干扰情况。之后介绍D2D通信的主要挑战,针对D2D通信中存在的两个问题:D2D通信干扰控制和D2D通信安全,阐述并分析现有文献对这两个问题的研究情况。为本文后续研究奠定了基础。针对D2D通信与蜂窝通信以复用模式共享频谱资源的场景,以控制系统干扰为目标,建立系统模型,提出了一种基于遗传算法的资源配置方案,使得相距较远的蜂窝用户与D2D用户对复用同一信道,使得系统吞吐量提升。仿真结果显示,所提方案的系统吞吐量能接近最优解;相比用户随机选择接入信道方案,能够提高系统吞吐量,从而达到有效控制干扰的目标。针对存在窃听者的多个D2D用户对安全通信场景,以最大化D2D用户对各自的安全速率为目标,通过同信道下D2D用户数和是否存在窃听者两个因素的博弈,建立系统模型,基于博弈论方法提出了一种安全信道调度策略,使得每个D2D用户对接入信道时选择当前安全速率最大的信道进行接入。仿真结果表明,论文中所给出的安全信道调度方案相比等概率安全信道策略能够提高系统安全速率18.8%。
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