《基於隨機幾何和社交網路理論的D2D通信技術研究》是依託北京交通大學，由王海波擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於隨機幾何和社交網路理論的D2D通信技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王海波
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
移動蜂窩網路控制下的D2D通信是第五代移動通信系統的關鍵技術之一。面向5G的D2D技術發展具有以下三個趨勢：(1)最佳化能量效率；(2)在移動終端密集分布下的協作D2D通信機制最佳化；(3)基於社交網路最佳化D2D通信設計。現有的D2D研究很少針對能量效率最佳化，在D2D協作中繼選擇中不考慮多小區干擾模型，利用社交網路的D2D研究更是剛剛開始。本課題將採用隨機幾何、社交網路理論和博弈論等理論工具對第五代移動蜂窩網路中的D2D通信進行性能分析和算法設計。首先利用隨機幾何方法建立多蜂窩小區下的移動終端分布和干擾的一般性模型，然後基於能量效率、同時考慮傳送能量及電路能量來最佳化D2D干擾協調與資源分配算法，通過對非協作與協作D2D傳輸的干擾和性能對比分析導出最優的協作D2D算法，最后綜合多跳D2D網路的物理因素和社交網路模型設計協作D2D傳輸機制，並對所設計的算法進行理論上的性能分析和仿真驗證。
結題摘要
移動蜂窩網路控制下的D2D通信是第五代移動通信系統的關鍵技術之一。面向5G的D2D技術發展具有以下三個趨勢:(1)最佳化能量效率;(2)在移動終端密集分布下的協作D2D通信機制最佳化;(3)基於社交網路最佳化D2D通信設計。本項目的研究目標是，以空間隨機幾何、社交網路理論、圖論、博弈論等理論為工具，對多蜂窩小區中的D2D和蜂窩鏈路的多重干擾進行建模，面向第五代移動通信場景進行性能分析，分別得出能量效率最優的D2D通信資源分配方式，密集D2D協作通信中的干擾協調和中繼選擇聯合最佳化策略，以及結合社交網路原理的（社交信任和互惠激勵）D2D協作機制。首先，我們在單跳D2D通信的模型中，提出使用隔離區的方法來限制蜂窩用戶和D2D用戶的位置分布以減小網路中的干擾。通過合理配置隔離區域大小、同一信道上D2D通信對數目等系統參數，可使系統的能量效率達到最優。然後我們分析了協作D2D通信的三種不同的中繼選擇策略:全中繼選擇策略、角度選擇策略和基於距離選擇策略，把中繼選擇策略和D2D發現機制相結合，並進一步研究了採用能量收集來激勵DUE加入協作中繼的方法。之後，本課題採用了基於社交歷史的綜合打分機制和契約理論兩種工具解決D2D通信在提供內容共享、協作中繼等套用方面的激勵機制問題。綜合打分機制不僅考慮可提供內容共享的終端的當前傳輸速率等情況，還考慮其內容共享的歷史記錄，從而達到長期激勵用戶的目的。為了解決激勵機制實施中的信息不對稱問題和道德風險問題，我們通過使用信號博弈理論，考慮信道質量、距離、價格等因素綜合設計契約中的類型;並通過信號傳送揭示這些私有信息，實現了最優的契約設計。 綜上所述，本課題在密集D2D通信的干擾控制、基於能量效率的D2D協作中繼通信、結合社交的D2D協作通信、以及內容共享的激勵機制設計方面取得了豐富的成果。特別地，本課題開發了基於區塊鏈的D2D激勵機制軟體平台和相應專利，這些成果對於D2D通信在實踐中的推廣具有重要價值。
