王　靜, 歐陽(yáng)明生, 焦琴琴, 羅　威, 王新梅

(1. 長(zhǎng)安大學(xué)信息工程學(xué)院, 陜西 西安 710064;2. 西安電子科技大學(xué)綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 西安 710071)

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基于網(wǎng)絡(luò)編碼的D2D干擾消除算法

王靜1, 歐陽(yáng)明生1, 焦琴琴1, 羅威1, 王新梅2

(1. 長(zhǎng)安大學(xué)信息工程學(xué)院, 陜西 西安 710064;2. 西安電子科技大學(xué)綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 西安 710071)

摘要：終端直通(device-to-device, D2D)通信與蜂窩網(wǎng)絡(luò)共享無(wú)線資源的同時(shí),會(huì)引起D2D用戶、蜂窩用戶和基站之間互相干擾,影響通信質(zhì)量,為此提出一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基于網(wǎng)絡(luò)編碼的D2D干擾消除算法。該算法中,D2D發(fā)送端將檢測(cè)到的蜂窩干擾信號(hào)與D2D信號(hào)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼,D2D接收端接收到編碼信號(hào)后,利用干擾重構(gòu)消除蜂窩干擾信號(hào),達(dá)到消除干擾的目的。理論分析與仿真結(jié)果表明,該算法在保證D2D用戶復(fù)用蜂窩用戶資源以及提高頻譜利用率的同時(shí),可以提高D2D通信系統(tǒng)可達(dá)速率和系統(tǒng)吞吐量,進(jìn)一步降低符號(hào)錯(cuò)誤概率。

關(guān)鍵詞：終端直通; 干擾消除; 網(wǎng)絡(luò)編碼; 頻譜利用率

0引言

隨著寬帶無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展,未來對(duì)高速率、廣覆蓋和大容量的無(wú)線通信需求日益增強(qiáng)。目前在LTE-A中出現(xiàn)的終端直通(device-to-device,D2D)技術(shù)[1-2],允許D2D終端用戶復(fù)用小區(qū)資源直接進(jìn)行通信,能夠提高蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率,降低終端的發(fā)射功率,在一定程度上解決無(wú)線通信系統(tǒng)頻譜資源匱乏的問題。D2D通信技術(shù)的低時(shí)延、高速率、頻譜利用率高以及發(fā)射功率低等優(yōu)點(diǎn),使它已經(jīng)成為通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[3-4]。

然而,D2D用戶在復(fù)用蜂窩頻譜資源的同時(shí),不可避免地會(huì)給蜂窩用戶帶來干擾,且蜂窩通信也會(huì)干擾D2D用戶通信。具體地,當(dāng)D2D用戶復(fù)用蜂窩上行鏈路資源時(shí),蜂窩用戶對(duì)D2D接收端產(chǎn)生干擾,D2D發(fā)射端對(duì)基站產(chǎn)生干擾;當(dāng)D2D用戶復(fù)用蜂窩下行鏈路資源時(shí),D2D發(fā)射端對(duì)蜂窩用戶產(chǎn)生干擾,基站對(duì)D2D接收端產(chǎn)生干擾。這些干擾會(huì)同時(shí)影響蜂窩通信和D2D通信,所以在D2D通信技術(shù)研究中,干擾消除顯得非常重要。

文獻(xiàn)[5]提出了基于功率控制的干擾抑制算法,通過控制D2D用戶的發(fā)射功率,使得D2D用戶對(duì)蜂窩通信的干擾程度降低到不影響蜂窩用戶正常通信范圍,但對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)鏈路的最大傳輸速率有所限制。文獻(xiàn)[6]針對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的D2D通信,分別給出了集中式和分布式功率控制算法,該算法對(duì)D2D用戶的發(fā)射功率進(jìn)行控制,必然會(huì)影響D2D通信性能。文獻(xiàn)[7]提出了蜂窩鏈路對(duì)D2D通信鏈路干擾最小的資源分配算法,但基站必須知道所有鏈路的信道狀態(tài)信息,包括相互共享資源的蜂窩用戶和D2D對(duì)之間干擾信道的信息。文獻(xiàn)[8]在D2D接收端周圍定義一個(gè)干擾受限區(qū)域,在該區(qū)域內(nèi)D2D接收端的干擾信號(hào)比(interference to signal ratio,ISR)需小于預(yù)定門限,且同一個(gè)區(qū)域內(nèi)不允許蜂窩用戶和D2D對(duì)同時(shí)存在。文獻(xiàn)[9]提出了基于位置的資源調(diào)度策略,D2D用戶復(fù)用蜂窩資源的時(shí)候,選擇離D2D用戶比較遠(yuǎn)的蜂窩用戶的頻譜資源進(jìn)行D2D通信,使得干擾更小,但是該方案需要基站得到所有蜂窩用戶和D2D用戶的位置信息,且當(dāng)復(fù)用的頻譜資源對(duì)應(yīng)的蜂窩用戶距離D2D用戶不夠遠(yuǎn)時(shí),帶來的干擾會(huì)影響正常的蜂窩和D2D通信。

鑒于上述方案的局限性以及蜂窩網(wǎng)絡(luò)上行鏈路頻譜利用率較低,本文提出一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基于網(wǎng)絡(luò)編碼的D2D干擾消除算法,D2D用戶選擇復(fù)用蜂窩上行鏈路頻譜資源。具體地,D2D發(fā)送端接收到蜂窩用戶干擾信號(hào)后進(jìn)行信號(hào)檢測(cè),將檢測(cè)到的蜂窩信號(hào)和自己的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼,并將編碼信號(hào)發(fā)送給D2D接收端。D2D接收端接收到編碼信號(hào)后,進(jìn)行干擾重構(gòu),消除蜂窩干擾信號(hào),恢復(fù)出D2D信號(hào)。根據(jù)D2D通信的干擾機(jī)制,基站接收到蜂窩用戶發(fā)送的信號(hào)和D2D發(fā)送端發(fā)送的編碼信號(hào),采用最大似然多用戶檢測(cè)恢復(fù)出蜂窩信號(hào)和D2D信號(hào)。性能分析和實(shí)驗(yàn)仿真表明,基于網(wǎng)絡(luò)編碼的D2D干擾消除算法在系統(tǒng)可達(dá)速率、網(wǎng)絡(luò)吞吐量和符號(hào)錯(cuò)誤概率(symbol error probability, SEP)方面的性能明顯優(yōu)于不采用干擾消除的D2D傳輸算法,且該算法不需要控制用戶發(fā)射功率,也不需要進(jìn)行區(qū)域性選擇復(fù)用資源,方便D2D用戶復(fù)用蜂窩用戶頻譜資源。

1D2D通信模型

D2D通信技術(shù)作為L(zhǎng)TE-A中一種新興的通信方式,不同于傳統(tǒng)的蜂窩通信傳輸方式。在傳統(tǒng)的蜂窩通信方式中,蜂窩用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候不僅信令的傳輸需要經(jīng)過基站轉(zhuǎn)發(fā),而且數(shù)據(jù)的傳輸也需要基站的轉(zhuǎn)發(fā)參與。D2D傳輸數(shù)據(jù)時(shí),D2D用戶首先向基站發(fā)起連接請(qǐng)求,請(qǐng)求成功后,D2D用戶對(duì)之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。D2D通信中數(shù)據(jù)傳輸不需要經(jīng)過基站的轉(zhuǎn)發(fā),基站只傳輸D2D通信所需的信令,從而減少基站開銷,提高數(shù)據(jù)傳輸效率[7]。

圖1給出了傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)模型,其中蜂窩用戶UE1通過基站向用戶UE2發(fā)送蜂窩信號(hào)。首先,UE1通過UE1到基站的上行鏈路向基站發(fā)送請(qǐng)求連接信令,基站接收到信令后處理并轉(zhuǎn)發(fā)給UE2,若請(qǐng)求成功,建立數(shù)據(jù)鏈路,UE1開始向UE2發(fā)送數(shù)據(jù)。UE1將蜂窩信號(hào)首先發(fā)送給基站,基站轉(zhuǎn)發(fā)該蜂窩信號(hào),并通過基站到UE2的下行鏈路發(fā)送給UE2。此時(shí),蜂窩用戶UE1向UE2發(fā)送信號(hào)的過程完成。

圖1　傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信模型

圖2給出了D2D通信系統(tǒng)模型,其中基站與D2D用戶只存在信令控制鏈路,數(shù)據(jù)傳輸鏈路在兩個(gè)D2D用戶之間,D2D用戶對(duì)D1和D2通過控制鏈路發(fā)送信令請(qǐng)求建立D2D通信。基站接收到D2D發(fā)送端請(qǐng)求信令后處理并轉(zhuǎn)發(fā),若請(qǐng)求成功,建立D2D通信。對(duì)比傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信,D2D通信中D2D用戶D1和D2直接通過D1到D2的直達(dá)數(shù)據(jù)鏈路傳輸D2D信號(hào),不需要基站的轉(zhuǎn)發(fā),減少了基站處理開銷,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的直接傳輸?，F(xiàn)有的藍(lán)牙等短距離設(shè)備之間也可實(shí)現(xiàn)直接通信,但是這些通信方式使用的都是未經(jīng)授權(quán)的頻譜資源,而D2D通信技術(shù)使用的是運(yùn)營(yíng)商許可頻段,安全性得到保證,并且傳輸范圍也得到擴(kuò)大。D2D通信在基站控制下與蜂窩用戶共享頻譜資源,提高了頻譜利用率,進(jìn)一步地減輕蜂窩網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān),減少移動(dòng)終端的電池消耗,增加比特速率。進(jìn)一步地,D2D通信還能提高網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施故障的魯棒性,支持新型的小范圍點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)服務(wù)。

圖2　D2D通信系統(tǒng)模型

2基于網(wǎng)絡(luò)編碼的D2D干擾消除算法

圖3給出了蜂窩網(wǎng)絡(luò)中D2D通信模型,考慮D2D用戶復(fù)用蜂窩上行鏈路資源,且保證在D2D復(fù)用蜂窩頻譜資源的同時(shí)蜂窩用戶能正常通信。圖3中,UE表示蜂窩用戶,D1和D2表示一對(duì)D2D通信用戶,eNB表示基站。D2D發(fā)送端D1向接收端D2發(fā)送信號(hào)的同時(shí),由于傳輸使用的頻段是復(fù)用蜂窩用戶UE的上行鏈路頻譜,D2D通信必然會(huì)受到蜂窩用戶UE的干擾,而且基站eNB也會(huì)受到D2D發(fā)送端D1的干擾,嚴(yán)重影響了D2D通信和蜂窩通信的正常進(jìn)行。

在蜂窩用戶UE發(fā)送信號(hào)X=[x1,x2…,xn]給基站的過程中,D2D用戶D1復(fù)用UE蜂窩上行鏈路頻譜資源發(fā)送D2D信號(hào)S=[s1,s2,…,sn],且信號(hào)X=[x1,x2…,xn]和S=[s1,s2,…,sn]分n個(gè)時(shí)隙完成發(fā)送。

圖3　蜂窩網(wǎng)絡(luò)中D2D通信模型

第i(1≤i≤n)個(gè)時(shí)隙,蜂窩用戶UE向基站發(fā)送蜂窩信號(hào)xi?？紤]到D2D通信復(fù)用蜂窩上行鏈路頻譜資源,D2D用戶D1和D2也能接收到蜂窩信號(hào)xi,基站eNB、D2D用戶D1和D2接收到符號(hào)

(1)

(2)

(3)

假定信道CHj,j∈1,2,3,4,5服從高斯衰落,信道衰落系數(shù)hj相互獨(dú)立,滿足E||hj|2|=1,且信道狀態(tài)信息在接收端已知。加性高斯白噪聲分別用zj(i)～CN(0,N0)表示,1≤i≤n,j∈1,2,3,4,5。

(4)

(5)

D2D接收端D2已知信道CH3的信道狀態(tài)信息,根據(jù)接收到的符號(hào)yUE_D2(i),在時(shí)隙i進(jìn)行最大似然檢測(cè),得到

(6)

(7)

(8)

此時(shí),D2D接收端D2利用干擾重構(gòu)消除蜂窩干擾信號(hào),恢復(fù)出D2D信號(hào)。

基站eNB接收到兩個(gè)符號(hào)yUE_eNB(i)和yD1_eNB(i),采用最大似然多用戶檢測(cè),得到

(9)

可見,D2D用戶復(fù)用蜂窩上行鏈路資源發(fā)送信號(hào)si(1≤i≤n),不會(huì)影響基站eNB對(duì)于蜂窩用戶信號(hào)xi的接收。

3性能分析

3.1系統(tǒng)可達(dá)速率

對(duì)于不進(jìn)行干擾消除的D2D通信傳輸算法,D1處對(duì)蜂窩用戶UE的干擾信號(hào)不做處理。在第i個(gè)時(shí)隙,UE發(fā)送信號(hào)xi至eNB,接收信號(hào)為

(10)

同時(shí),UE會(huì)將信號(hào)xi發(fā)送至D2,對(duì)D2D通信造成干擾,D2接收到的干擾信號(hào)為

(11)

D1發(fā)送信號(hào)si至D2進(jìn)行D2D通信,D2接收到的信號(hào)為

(12)

D2D通信復(fù)用蜂窩上行鏈路頻譜資源,也會(huì)將si發(fā)送至基站eNB,對(duì)蜂窩通信造成干擾,干擾信號(hào)為

(13)

系統(tǒng)可達(dá)速率可表示為

(14)

式中,γi表示第i個(gè)信道的瞬時(shí)信噪比SNR,用γi=|hi|2/N表示,C(γi)表示第i個(gè)信道的信道容量,C(γi)=Blog2(1+γi)。S表示系統(tǒng)中傳輸一個(gè)信號(hào)需要的時(shí)隙數(shù)[11]。

由于所有傳輸都在同一頻段和同一時(shí)隙,所以不進(jìn)行干擾消除的D2D通信傳輸?shù)南到y(tǒng)可達(dá)速率為

(15)

基于網(wǎng)絡(luò)編碼的干擾消除算法的D2D通信傳輸系統(tǒng)的可達(dá)速率為

(16)

采用C++語(yǔ)言對(duì)不進(jìn)行干擾消除和基于網(wǎng)絡(luò)編碼的D2D干擾消除算法的系統(tǒng)可達(dá)速率進(jìn)行仿真,結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出,基于網(wǎng)絡(luò)編碼的D2D干擾消除算法的系統(tǒng)可達(dá)速率明顯優(yōu)于不進(jìn)行干擾消除的D2D傳輸算法。

圖4　不同算法的系統(tǒng)可達(dá)速率

3.2中斷概率及系統(tǒng)吞吐量

假定信道上的瞬時(shí)信噪比SNR未知,而發(fā)送方以速率R發(fā)送信息。信道鏈路吞吐量定義為R(1-Pout),其中Pout表示中斷概率,那么系統(tǒng)吞吐量T定義為

(17)

式中,Pout1、Pout2是兩個(gè)接收端的中斷概率;S是系統(tǒng)傳輸占用的時(shí)隙。

對(duì)于不進(jìn)行干擾消除的D2D通信傳輸,基站的中斷概率為

(18)

式中,α=2R-1。

同理,D2D接收端D2的中斷概率為

(19)

根據(jù)式(17),由于整個(gè)傳輸過程都在同頻同時(shí)隙進(jìn)行,S=1,故不進(jìn)行干擾消除的D2D通信傳輸?shù)南到y(tǒng)吞吐量為

(20)

采用基于網(wǎng)絡(luò)編碼的D2D干擾消除算法實(shí)現(xiàn)D2D通信,基站的中斷概率為

(21)

D2D接收端D2的中斷概率為

(22)

所以采用基于網(wǎng)絡(luò)編碼的D2D干擾消除算法,D2D通信達(dá)到的系統(tǒng)吞吐量為

(23)

圖5給出了兩種傳輸算法下系統(tǒng)吞吐量的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果。可以看出,當(dāng)系統(tǒng)速率較低時(shí),兩種傳輸算法的系統(tǒng)吞吐量相差不大,這是因?yàn)橄到y(tǒng)速率較低時(shí),根據(jù)系統(tǒng)吞吐量的表達(dá)式,TD2D-NC和T相差并不大;當(dāng)發(fā)送速率R逐漸增大,基于網(wǎng)絡(luò)編碼的D2D干擾消除算法的系統(tǒng)吞吐量TD2D-NC明顯高于不進(jìn)行干擾消除的D2D傳輸算法的系統(tǒng)吞吐量T,且當(dāng)R=4.5bits/symbol時(shí),TD2D-NC達(dá)到最大。

圖5　不同算法的系統(tǒng)吞吐量

3.3符號(hào)錯(cuò)誤概率

對(duì)基于網(wǎng)絡(luò)編碼的D2D干擾消除算法和不進(jìn)行干擾消除的D2D傳輸算法的SEP性能進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),仿真過程采用性能最好的BPSK調(diào)制,其SEP性能如圖6所示。從SEP曲線可以看出,在低SNR條件下,即信道條件不太好時(shí),兩種方案的SEP都很大;隨著SNR增大,即信道條件變好,這兩種傳輸算法的SEP都在減少,但基于網(wǎng)絡(luò)編碼的D2D干擾消除算法的SEP減少得更明顯。在高SNR條件下,基于網(wǎng)絡(luò)編碼的D2D干擾消除算法的SEP性能明顯優(yōu)于不進(jìn)行干擾消除的D2D傳輸算法。

圖6　不同傳輸算法的SEP

3.4與現(xiàn)有的干擾消除算法比較

首先考慮蜂窩網(wǎng)絡(luò)中采用基于功率控制的D2D干擾抑制算法,通過對(duì)蜂窩用戶UE和D2D發(fā)送端D1的發(fā)送功率進(jìn)行控制,達(dá)到抑制蜂窩通信和D2D通信之間相互干擾的目的。圖7給出了基于功率控制的D2D干擾抑制模型,第i個(gè)時(shí)隙,基站eNB處接收到的信號(hào)為

(24)

D2D接收端D2處接收到的信號(hào)為

(25)

式中，μ1和μ2分別為蜂窩用戶UE以及D2D發(fā)送端D1的功率放大系數(shù),控制UE和D1的發(fā)送功率;zPow_eNB(i)和zPow_D2(i)是加性高斯白噪聲,且zPow_eNB(i)～CN(0,N0),zPow_D2(i)～CN(0,N0)。

圖7　基于功率控制的D2D干擾抑制

根據(jù)式(24),容易得到基站eNB處的信干噪比

(26)

同理,可從式(25)中推導(dǎo)出D2D接收端D2處的信干噪比

(27)

前面已經(jīng)假定信道CHj,j∈2,3,4,5服從高斯衰落,信道衰落系數(shù)hj相互獨(dú)立,滿足E||hj|2|=1,且信道狀態(tài)信息在接收端已知。若要保證蜂窩用戶UE的通信質(zhì)量,基站eNB要能正確接收到蜂窩用戶UE在時(shí)隙i發(fā)送的信號(hào)xi,根據(jù)實(shí)際的物理信道模型,則基站eNB處的信干噪比必須滿足

這里γD是為了確?；緀NB正確接收到蜂窩信號(hào)所必需達(dá)到信干噪比的極限值。為此,通過對(duì)D2D發(fā)送端D1的功率放大系數(shù)μ2進(jìn)行限制實(shí)現(xiàn)蜂窩信號(hào)的可靠傳輸,則D2D發(fā)送端D1的發(fā)射功率將受到限制。此時(shí),D2D通信過程中D2D接收端D2獲得的吞吐量

(28)

當(dāng)D1發(fā)射功率(即功率系數(shù)μ2)受限時(shí),D2D接收端D2可獲得的系統(tǒng)吞吐量將進(jìn)一步受到限制。也就是說,基于功率控制的D2D干擾抑制算法在限制D2D用戶發(fā)射功率的同時(shí),也限制了D2D的通信速率,降低了D2D用戶的傳輸效率。

采用基于位置的資源調(diào)度算法,D2D用戶復(fù)用蜂窩上行鏈路頻譜資源過程中,選擇離D2D用戶比較遠(yuǎn)的蜂窩用戶的上行頻譜資源進(jìn)行D2D通信,盡可能確保蜂窩信號(hào)對(duì)D2D接收端D2以及D2D信號(hào)對(duì)基站eNB的干擾最小?；谖恢玫馁Y源調(diào)度模型如圖8所示,第i個(gè)時(shí)隙,基站eNB處接收到的信號(hào)為

(29)

D2D接收端D2處接收到的信號(hào)為

(30)

這里λ為路徑損耗指數(shù),通常情況下路徑損耗指數(shù)取λ=4,zRes_eNB(i)～CN(0,N0)和zRes_D2(i)～CN(0,N0)為加性高斯白噪聲。

圖8　基于位置的資源調(diào)度算法

根據(jù)式(29)得到基站eNB處的信干噪比

(31)

同理,容易推導(dǎo)出D2D接收端D2處的信干噪比

(32)

若要保證蜂窩通信質(zhì)量,基站eNB處的信干噪比同樣需要滿足

當(dāng)蜂窩用戶UE與基站eNB的距離dUE_eNB一定時(shí),必須通過限制D2D發(fā)送端D1到基站eNB的距離dD1_eNB來確?；緀NB正確接收到蜂窩用戶UE的信號(hào)xi。考慮到路徑損耗Γ(d)=d-λ為遞減函數(shù),則必須確保D2D發(fā)送端D1離基站eNB足夠遠(yuǎn),才能保證蜂窩用戶實(shí)現(xiàn)可靠的蜂窩通信。同樣地,為了保證D2D通信質(zhì)量,在D2D發(fā)送端D1與接收端D2距離dD1_D2一定時(shí),必須確保D2D接收端D2離蜂窩用戶UE的距離足夠遠(yuǎn),即dUE_D2足夠大時(shí),才能避免D2D用戶復(fù)用蜂窩頻譜資源不會(huì)帶來干擾。

通過以上分析,可以看出基于功率控制的D2D干擾抑制算法為了確保蜂窩通信質(zhì)量,必須對(duì)D2D用戶發(fā)射功率進(jìn)行限制,同時(shí)也限制了D2D的通信速率,降低了D2D用戶的傳輸效率。若在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中采用基于位置的資源調(diào)度算法,D2D用戶近距離復(fù)用蜂窩用戶頻譜資源,會(huì)造成蜂窩通信對(duì)D2D通信的干擾;D2D發(fā)送端D1離基站eNB距離較小時(shí),D2D通信同樣會(huì)對(duì)蜂窩通信造成干擾。本文提出的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的D2D干擾消除算法,與基于功率控制的干擾抑制算法相比,提出的算法不需要限制D2D用戶的發(fā)射功率,提高了D2D用戶的傳輸效率;與基于位置的資源調(diào)度算法不同,該算法當(dāng)SNR條件越好,干擾消除效果越好,解決了D2D用戶近距離復(fù)用蜂窩用戶資源帶來的干擾問題。

4結(jié)論

鑒于D2D用戶復(fù)用蜂窩用戶資源進(jìn)行通信時(shí),會(huì)引起蜂窩通信與D2D通信之間的干擾,且現(xiàn)有的基于功率控制的干擾抑制算法和基于位置的資源調(diào)度策略存在局限性,本文給出一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基于網(wǎng)絡(luò)編碼的D2D干擾消除算法,方便D2D用戶復(fù)用蜂窩用戶頻譜資源。對(duì)方案的系統(tǒng)可達(dá)速率、網(wǎng)絡(luò)吞吐量和SEP性能進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,相比于不進(jìn)行干擾消除的D2D傳輸算法,基于網(wǎng)絡(luò)編碼的D2D干擾消除算法能提高D2D系統(tǒng)可達(dá)速率和系統(tǒng)吞吐量,進(jìn)一步減小了SEP。

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E-mail:382148357@qq.com

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Device-to-device interference elimination algorithm based on network coding

WANG Jing1, OUYANG Ming-sheng1, JIAO Qin-qin1, LUO Wei1, WANG Xin-mei2

(1.SchoolofInformationEngineering,Chang’anUniversity,Xi’an710064,China;2.StateKeyLab.ofIntegratedServiceNetworks,XidianUniversity,Xi’an710071,China)

Abstract:Considering that the device-to-device (D2D) communication can cause interference among D2D users, cellular users and the base station when sharing wireless resources with cellular network, a D2D interference elimination scheme based on network coding is proposed in this paper. Specifically, the D2D transmitter conducts the cellular interference signals and D2D signals by network coding, and after receiving the encoded signals, the D2D receiver eliminates the cellular interference signals by interferences reconstruction. Performance analysis and simulation results show that, on the premise that the D2D communication system can multiplex cellular user resources and improve the spectrum utilization, the scheme can improve the achievable rate and network throughput of the D2D communication system, and reduce the symbol error probability furthermore.

Keywords:device-to-device (D2D); interference elimination; network coding; spectrum utilization

收稿日期：2015-03-27；修回日期：2015-10-18；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先出版日期：2015-11-23。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金 (61040005, 61271262)；陜西省自然科學(xué)基金 (2014JQ8300, 2015JM6307)；大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃 (201510710131); 長(zhǎng)安大學(xué)中央高校基金 (2013G1241117) 資助課題

中圖分類號(hào)：TP 911.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.06.32

作者簡(jiǎn)介：

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2422.TN.20151123.1324.004.html