Investigación sobre la antiinterferencia de la comunicación D2D

Resumen: En esta era de la información, sin la transmisión e intercambio de información, las personas ya no pueden adaptarse a la vida y el trabajo modernos y acelerados. Con el rápido desarrollo de las comunicaciones móviles inalámbricas, la tecnología de las comunicaciones móviles inalámbricas ha estado estrechamente relacionada con la vida de las personas, y la vida diaria de las personas es inseparable de varios dispositivos de comunicación inalámbrica.

Palabras clave del artículo: informatización de la comunicación D2D

Capítulo 65438 Teoría del hilo 0

Antecedentes de la investigación de 1.1

A corto plazo de la tecnología inalámbrica tecnología En solo unas pocas décadas de desarrollo, desde la red de comunicación móvil celular analógica (AMPS) de primera generación hasta la red de comunicación móvil celular (GSM) digital de segunda generación que admite servicios de datos de baja velocidad, hasta la tercera generación que admite servicios de comunicación móvil multimedia digital. red de comunicaciones móviles (3G)[1][2], y luego a la tecnología de comunicaciones móviles de cuarta generación que admite servicios multimedia con velocidades de transmisión de datos más altas. La tendencia de desarrollo de la tecnología de comunicaciones móviles inalámbricas es desarrollar bandas de frecuencia más altas y utilizar eficazmente el espectro. Los recursos y la digitalización proporcionarán a los fabricantes de equipos y operadores comerciales un mayor espacio de mercado y crearán un gran grupo de servicios comerciales, proporcionándoles un buen espacio de mercado. Con la continua evolución de varios sistemas de comunicaciones móviles, la demanda de ancho de banda está aumentando y la escasez de recursos de bandas de frecuencia se ha convertido en el mismo problema en la industria de las comunicaciones mundial [3]. Cómo utilizar mejor los recursos del espectro y crear nuevo valor es una cuestión de investigación de importancia práctica. Debido a los recursos de espectro limitados, cómo mejorar aún más la utilización de los recursos del espectro se ha convertido en un tema central en la tecnología de comunicación inalámbrica. Para resolver el problema de los recursos de bandas de frecuencia cada vez más escasos, los investigadores han propuesto la tecnología de comunicación D2D (Device-to-Device) en redes celulares. La tecnología de comunicación D2D significa que dos equipos de usuario de corta distancia, bajo el control de la estación base, realizan una transmisión directa de datos entre terminales mediante la reutilización de recursos del espectro celular. Las comunicaciones D2D se pueden actualizar directamente desde las redes celulares existentes sin la necesidad de procesos de implementación y modificación a gran escala. La combinación de un sistema D2D y un sistema celular no solo puede expandir la capacidad celular, mejorar la utilización del espectro, reducir efectivamente la carga de la estación base, reducir el consumo de energía de la batería del terminal móvil, acortar la latencia y otras ventajas, sino que también puede admitir nuevos sistemas punto a pequeña escala. Servicios de datos puntuales. Hoy en día, la tecnología de comunicación D2D, junto con MIMO (múltiples entradas y salidas múltiples), tecnología de retransmisión, despliegue ultradenso, dúplex flexible y otras tecnologías, se ha identificado como una tecnología clave para las IMT-Avanzadas. D2D se utilizará cada vez más en los sistemas 4G LTE-A debido a su modo de trabajo flexible y su practicidad.

1.2 Estado de la investigación y tendencias de desarrollo en el país y en el extranjero

La tecnología de comunicación D2D ha atraído cada vez más atención y los investigadores han realizado muchas investigaciones en campos relacionados. La investigación sobre D2D en el país y en el extranjero tiene principalmente las siguientes direcciones: investigación de escenarios de aplicación, investigación de marco teórico e investigación antiinterferencias. ¿La literatura [4] propone establecer una base de datos a través de estaciones base? ¿Base de datos de coincidencias dinámicas del usuario? Los usuarios de mapeo dinámico (DMU) se utilizan para rastrear el estado de reutilización de todas las bandas de frecuencia celular de manera oportuna, y los dispositivos D2D seleccionan activamente reutilizar recursos celulares con niveles de interferencia más bajos para evitar o reducir la interferencia. El mecanismo y el algoritmo consideran plenamente la QoS, la calidad de servicio (QoS) de la red celular y la interferencia mutua entre los dos usuarios. La literatura [5] selecciona pares razonables de usuarios celulares y usuarios D2D en función del aislamiento espacial de los usuarios en la celda, lo que reduce la interferencia entre los dos modos de comunicación y mejora el rendimiento de la celda. La literatura [6] propone un esquema de asignación de recursos para usuarios agrupados. Divida los usuarios de D2D en una celda en varios grupos de usuarios de D2D según la ubicación geográfica, luego asigne diferentes bandas de frecuencia de recursos a diferentes grupos de usuarios de D2D de acuerdo con diferentes métodos de asignación y luego asigne los recursos asignados a los usuarios del grupo D2D. El grupo utiliza un algoritmo de asignación de recursos diferente. La referencia [7] proporciona un esquema de mapeo del modo de usuario para la comunicación D2D. En esta solución, la estación base primero determina la ubicación geográfica del usuario de comunicación en el sistema, luego determina el método de comunicación adecuado para cada usuario en función de la información de ubicación y finalmente le asigna los recursos correspondientes.

Este esquema de mapeo de patrones reduce en gran medida la complejidad de las decisiones del sistema a expensas de ganancias de rendimiento limitadas. Basado en el escenario de múltiples antenas celulares unicelulares, la literatura [8] propuso dos algoritmos de precodificación para multiplexar enlaces descendentes celulares para eliminar la interferencia causada por la reutilización del espectro. Una es buscar exhaustivamente todos los precodificadores en el libro de códigos conocido y utilizar el precodificador óptimo, lo que requiere una gran sobrecarga del sistema. El otro es un algoritmo distribuido. Si se puede obtener una realimentación precisa del canal, se pueden obtener ganancias mayores incluso en comparación con el par de precodificación óptimo obtenido mediante una búsqueda exhaustiva.

Capítulo 2 Tecnología de comunicación D2D

2.1 Concepto D2D

La comunicación D2D (dispositivo a dispositivo) es una tecnología de comunicación directa a corta distancia que permite a los usuarios comunicarse directamente reutilizando recursos celulares bajo el control de la estación base. Este método de comunicación favorece la comunicación directa a corta distancia de los usuarios locales, lo que puede reducir eficazmente la interferencia entre los usuarios, reducir la potencia de la señal de transmisión y mejorar la eficiencia de utilización de los recursos. Es especialmente adecuado para los servicios de transmisión de datos locales. La comunicación D2D es una forma de establecer un enlace directo entre dos terminales de comunicación, de modo que los dos terminales de comunicación puedan comunicarse sin reenviar a través de la estación base. Como se muestra en la Figura 2.1, la comunicación D2D es diferente del modo de comunicación celular tradicional. La comunicación D2D no necesita reenviar datos a través de la estación base, sino que se comunica directamente entre los usuarios, lo que ahorra tiempo de transmisión de datos y gastos generales de comunicación, así como recursos de red. Los usuarios de D2D también tienen las mismas características que los usuarios de celular. Los usuarios de D2D deben ser controlados y gestionados por la estación base de la célula. La comunicación D2D obtiene los recursos del espectro de comunicación y la potencia de transmisión necesarios bajo el control de la estación base, y realiza la transmisión de datos con la asistencia y supervisión de la estación base. Entre usuarios de D2D y usuarios de celular, se pueden usar recursos independientes respectivamente, o se pueden usar los mismos recursos * * *. La asignación razonable de los recursos utilizados puede mejorar la utilización de recursos de las redes celulares. Si ambas partes en la comunicación D2D transmiten con baja potencia, se puede reducir la carga de la red, se puede reducir el consumo de energía del terminal y se puede extender la vida útil de la batería. La comunicación D2D es una comunicación de corta distancia con alta velocidad de datos y buena calidad de comunicación, que puede mejorar la capacidad y la utilización del espectro de las redes celulares. Además, a medida que aumente la cobertura de los puntos de acceso de la red móvil, las velocidades de datos sigan aumentando y los servicios de Internet sigan volviéndose más populares, la comunicación D2D se utilizará cada vez más.

2.2 Tecnologías clave de la comunicación D2D

La dirección de investigación y desarrollo de las comunicaciones móviles está estrechamente relacionada con las aplicaciones de Internet, lo que significa que cada vez se prestará más atención a los servicios de datos, que También es el foco de la futura competencia de operadores. A juzgar por la tendencia de desarrollo de las comunicaciones móviles, las redes de comunicaciones móviles se encuentran ahora en una etapa de transformación gradual de voz a datos de alta velocidad. Además, el rápido desarrollo de los servicios multimedia móviles también ha planteado nuevas preguntas sobre el ancho de banda de los sistemas de comunicaciones móviles. La comunicación D2D también es un modelo de aplicación basado en servicios de datos, que también requiere suficiente soporte de ancho de banda por parte del sistema de comunicación móvil. En la actualidad, la tecnología D2D se ha convertido en uno de los temas de investigación importantes en la industria de la tecnología de comunicaciones inalámbricas. Cómo implementarlo en la infraestructura de red de comunicación existente y resolver sus problemas técnicos clave ha atraído cada vez más atención de la academia y la industria. Las tecnologías clave de D2D incluyen principalmente descubrimiento de dispositivos, control de energía, gestión de recursos y medición de canales [14]. Cuando la comunicación D2D se introduce en la comunicación celular, los usuarios de D2D pueden reutilizar los recursos de enlace ascendente o de enlace descendente de los usuarios celulares. Después de la introducción de la comunicación D2D, es muy importante asegurarse de que no haya interferencias para los usuarios celulares originales o que la interferencia generada pueda garantizar una comunicación celular normal. Por lo general, la interferencia se resuelve principalmente mediante el control de potencia y la asignación de recursos, aunque las características de la interferencia D2D no se han reconocido completamente. El control de potencia solo controla la potencia de transmisión de la transmisión de enlace ascendente de los usuarios de comunicaciones móviles y la potencia de transmisión de la transmisión de enlace descendente de las estaciones base [15] para garantizar una comunicación normal. La introducción de la comunicación D2D en las comunicaciones celulares requiere un mayor control de la potencia de transmisión de los usuarios D2D para garantizar que no se interfiera con los usuarios celulares. Cuando la relación señal-interferencia-ruido (SINR) del receptor D2D es mínima, cuanto mayor sea la potencia del transmisor D2D, mejor, lo que puede aumentar la potencia de recepción y así obtener una mayor capacidad. Sin embargo, cuanto mayor sea la potencia de transmisión, mayor será la interferencia para los usuarios de celulares y la capacidad del sistema también se verá afectada.

Por lo tanto, el propósito del control de potencia es encontrar un equilibrio entre maximizar la potencia y limitar la interferencia que genera.

Capítulo 3 Reutilización parcial de frecuencia Investigación antiinterferencias de comunicación D2D...5438 06

3.1 Modelo del sistema 16

3.2 Área central Reutilización de frecuencia de comunicación D2D. 17

3.3 Reutilización de frecuencia de la comunicación D2D en áreas de borde 21

3.4 Análisis de rendimiento...25

Capítulo 4 Interferencia de comunicación D2D basada en el control del área de aislamiento 28

4.1 Modelo del sistema...

4.2 Zona de aislamiento...30

4.3 Análisis de interferencia...30

4.4 Espectral eficiencia 324.5 Análisis de rendimiento 33

Capítulo 5 Control de interferencias en comunicaciones D2D basado en juego de alianzas...

La creciente demanda de servicios locales y la creciente congestión del espectro han llevado a actividades de investigación dirigidas a mejorar Eficiencia espectral en redes celulares. Como red celular básica que puede reutilizar recursos celulares, la comunicación D2D puede mejorar la utilización del espectro y mejorar el rendimiento celular. Un tema clave en la comunicación D2D es la gestión de interferencias causadas por el intercambio de recursos entre la comunicación D2D y la comunicación celular tradicional, lo que afectará en gran medida el rendimiento de la red y la confiabilidad de la comunicación. Este capítulo analiza el tema del intercambio de recursos y optimiza el rendimiento del sistema de comunicación D2D en redes celulares desde la perspectiva de las perspectivas de distribución y cooperación. En particular, se formula un juego de alianza de utilidad transferible [46, 47], en el que cada usuario coopera con otros usuarios para formar un grupo de usuarios más fuerte para obtener mejores recursos de espectro mientras maximiza su propia utilidad. Además, bajo el orden máximo de alianza recientemente definido, basado en el algoritmo de formación de alianzas, se diseña un esquema de división de fusión distribuida para manejar de manera efectiva el problema de asignación de recursos. Como se muestra en la Figura 5.1, considerando el esquema de transmisión de enlace descendente en la red celular, existen dos modos de comunicación, a saber, el modo de comunicación celular tradicional entre la BS y el UE y el modo de comunicación directa D2D, donde la base de la comunicación celular tradicional es D2D. comunicación. La atención se centra en la interferencia intracelular causada por el intercambio de recursos entre D2D y las comunicaciones celulares tradicionales. Supongamos que hay m usuarios de celulares tradicionales y n pares D2D en la red estudiada. Soy,m=1,2,? ..m, representa a los usuarios de celulares tradicionales, Dn, t y Dn, r, n=1, 2,? ..n representa pares D2D potenciales que están lo suficientemente cerca como para satisfacer la restricción de distancia de comunicación D2D directa. Dn,t representa el remitente del par D2D y Dn,r representa el receptor del par D2D. La tecnología de multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) se utiliza para admitir comunicaciones celulares tradicionales y comunicaciones D2D. R={RB1,RB2? RBk} representa un total de ** k módulos utilizados para la transmisión de datos. Cada módulo consta de un cierto número de subportadoras. En el estándar de capa física LTE, cada módulo consta de 12 subportadoras. Establecer {1,2? M},{1,2? . N} y el conjunto de usuarios celulares tradicionales, el conjunto de pares D2D está representado por m, n, a y d.

Resumen

Con el desarrollo de la industria de las comunicaciones inalámbricas, las personas Esperamos intercambiar información de manera oportuna y confiable sin estar limitado por el tiempo y el espacio, y mejorar la eficiencia del trabajo y los beneficios económicos. Varias tecnologías de comunicación inalámbrica que satisfacen las necesidades de las personas han logrado grandes avances. Según investigaciones estadísticas, actualmente una gran cantidad de comunicaciones se transmiten a distancias cortas, por lo que es necesario invertir más trabajo en la transmisión de comunicaciones a corta distancia. Entre ellas, la tecnología D2D es un método de corta distancia donde los usuarios pueden transmitir datos directamente mediante la reutilización. recursos de la red celular. nuevas tecnologías [50 51]. La comunicación D2D no sólo mejora la velocidad de transmisión de datos, sino que también reduce el consumo de energía y prolonga la vida útil de la batería. Al mismo tiempo, también puede proporcionar cobertura de red en áreas periféricas o zonas de puntos de acceso, aumentando así la capacidad de la red. Este artículo estudia varios temas clave de la tecnología D2D, incluida la tecnología de búsqueda de dispositivos D2D, la comunicación D2D de múltiples saltos y los problemas antiinterferencias con la comunicación D2D. Con el objetivo de abordar la cuestión clave de la interferencia, este artículo llevó a cabo debates e investigaciones en profundidad y propuso un plan de investigación antiinterferencia específico, que tiene cierto valor de referencia. Este artículo presenta primero en detalle los antecedentes de la investigación de D2D, el concepto de D2D y el estado actual de la investigación en el país y en el extranjero.

Para los recursos de espectro cada vez más escasos, la tecnología de multiplexación D2D en los sistemas de comunicaciones móviles celulares LTE ha recibido amplia atención. El control de interferencia mutua entre dos tipos de comunicaciones en redes celulares se ha convertido en un tema clave en las aplicaciones D2D y es el tema central de este artículo. Luego, para el problema antiinterferencia de la comunicación D2D, se proponen tres esquemas de control y supresión de interferencias. Uno es el control de interferencias basado en la reutilización parcial de frecuencias. La celda se divide en área central y área de borde según la ubicación del usuario. Se propone un esquema de control de interferencias de reutilización de frecuencia parcial para la comunicación D2D en el área central y el área de borde, respectivamente, y la viabilidad del esquema se demuestra mediante un análisis de rendimiento. El otro es el control de interferencias D2D basado en áreas de aislamiento, que resuelve los problemas de interferencia de las comunicaciones D2D en comunicaciones celulares originales y de las comunicaciones celulares en comunicaciones D2D mediante análisis de interferencias y eficiencia del espectro, respectivamente. El último es el control de interferencia basado en el juego de formación de alianzas, que explica que el juego de formación de alianzas se basa principalmente en la integración de la formación de alianzas y la asignación de recursos de la división del trabajo para controlar la interferencia. introducido.

Referencias (omitidas)

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