面向5G移動通信系統的D2D可靠多播通信關鍵技術研究

《面向5G移動通信系統的D2D可靠多播通信關鍵技術研究》是依託哈爾濱工業大學，由吳瑋擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：面向5G移動通信系統的D2D可靠多播通信關鍵技術研究
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：吳瑋

項目摘要

為了達到5G移動通信系統高速率、高頻譜利用率、短時延、低能耗等目標，終端直通技術（Device-to-Device，D2D）被引入作為5G移動通信系統的支撐和擴展技術。特別是在公共安全、應急通信，校園、展會、演出、辦公室等場所的數據分發以及車載網和社交網路信息共享等場景下，利用D2D技術實現可靠的多播通信可進一步降低延時和能耗、減少冗餘傳輸、提高資源利用率和系統吞吐量。本項目將利用稀疏碼多址接入技術支持大量接入且上行免調度的特點，提出基於稀疏碼多址接入的D2D可靠多播通信機制，以解決D2D可靠多播通信多播簇中上行資源需求高和延遲要求高等問題。此外，本項目還將提出基於模糊聚類和聯合博弈的D2D可靠多播通信多播簇劃分建立算法及單跳和多跳D2D可靠通信自適應切換算法，從而解決多播簇中各個簇成員節點隨機分布信道狀況各異而導致的D2D多播通信難以可靠傳輸的問題。

結題摘要

未來5G通信系統當中，海量接入、低延時高可靠的通信傳輸是該系統的關鍵技術要求。面對傳統移動通信系統中的正交接入方式無法滿足海量接入的問題以及內容分發、應急告警等套用的業務需求，本項目提出了採用基於稀疏碼多址接入技術採用D2D多播的方式進行內容分發、應急告警的信息傳輸，以實現提高網路效率、降低延時和網路負載的目的。 首先、本項目提出了基於用戶活躍度的SCMA資源單元CTU與用戶之間的分配算法以及CTU與碼本之間的分配算法，降低了碼本衝突及碼本空閒的機率，提升了碼本資源的利用率。從而降低了系統丟包率及解碼端解碼的複雜度。 其次、本項目以車聯網為套用背景，提出了基於匈牙利算法、貪婪算法和啟發式算法的車聯網中D2D多播通信頻譜和功率分配算法，其中啟發式算法在系統性能上接近最優的匈牙利算法，但計算複雜度得到極大的降低。 第三、本項目將SCMA技術引入到車聯網中的D2D通信技術研究當中，提出了基於圖著色法的用戶分簇和信乾噪比選擇相結合的SCMA接入下的D2D通信資源分配算法。該算法在系統吞吐量的性能方面有較大改善。 第四、本項目提出了基於模糊聚類的多播簇分簇算法用於單跳D2D多播簇的建立，綜合考慮簇內最大距離和簇間最小距離通過模糊聚類來對分簇進行控制，可獲得較理想的分簇結果。還提出了基於聯合博弈的D2D多跳多播簇建立維護算法，D2D節點間進行信息互動反饋，根據業務需求的不同，採用不同的鏈路選擇準則選取多播鏈路，從而合理建立維護多跳的多播簇。 本項目的研究有著廣泛的套用前景，可用於車聯網路的信息分發、告警信息傳遞以及多媒體信息互動，可用於5G系統中的海量接入和密集組網，也可用於社交網路系統的信息共享等方面。具有一定的理論意義和套用價值。