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基于NOMA技术的D2D通信中联合子信道与功率分配的方案

发布日期:2023-12-18     165 次
中图分类号:TN929.5
文献标志码:A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234062
引用格式: 顾蔡晨,王斌,黄纯华,等. 基于NOMA的双向中继D2D通信容量扩展[J]. 电子技术应用,2023,49(11):83-87.
Capacity scaling for two-way relay-assisted D2D communication based on NOMA
Gu Caichen1,Wang Bin1,2,Huang Chunhua1,Wang Wennai1,2
(1.College of Telecommunications& Information Engineering,Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing 210003,China;2.Key Lab of Broadband Wireless Communication and Sensor Network Technology,Ministry of Education,Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing 210003,China)
Abstract: A two-way relay-assisted device to device (D2D) communication system using non-orthogonal multiple access (NOMA) is proposed to solve the capacity scaling for D2D communication system. Firstly, the signal to interference noise ratio (SINR) of each signal is analyzed, and according to the cumulative distribution function (CDF) and probability density function (PDF) of each signal, the solution form of the ergodic sum capacity of the system is obtained. In addition, the ergodic sum capacity of orthogonal multiple access (OMA) system is analyzed and compared with NOMA system. Simulation results show that compared with OMA system, the achievable capacity of the system can be improved when NOMA is used, and the two-way relay scheme can make the system obtain higher capacity than the traditional one-way relay scheme.
Key words : device to device (D2D);non-orthogonal multiple access (NOMA);two-way relay;ergodic sum capacity

【引言】

在当前时代,全球移动宽带用户数目正在急剧增长,而移动数据需求也在以指数方式增加。这种趋势对网络能耗和成本产生了巨大压力。为了应对这些挑战,许多技术已经被提出,旨在扩展通信容量、提升系统吞吐量和节省网络能耗。其中,D2D通信作为5G的关键技术之一,已经引起了广泛的关注。

NOMA也是一种具有巨大潜力的5G技术,目前正进行大量的研究。有文献提出了一种基于匹配度的用户配对方法进行最佳功率分配,这种方法提高了基于NOMA的下行多输入多输出(MIMO)通信系统的容纳量。另一篇文献提出了一种在基于NOMA技术的D2D通信中联合子信道与功率分配的方案。还有文献使用顺序凸规划获得了基于NOMA的D2D组的最优功率分配,以及一个子载波分配算法为D2D用户分配上行链路和下行链路资源。

然而,上述文献都未考虑中继技术。中继技术可以将一个质量较差的链路替换为两个或多个质量较好的链路,从而获得更高的链路容量和更好的覆盖。有文献提出了一个中继辅助系统,提升了D2D链路的能量效率。还有文献提出了一个联合模式选择、中继选择和资源分配优化的中继辅助D2D通信系统,提升了系统吞吐量。

通过将NOMA和中继结合,可以显著提高D2D系统的性能。有文献研究了一个联合NOMA和D2D的协作中继系统,通过研究系统的遍历总容量来分析系统的性能。还有文献提出一种基于信噪比的功率分配策略,使NOMA辅助的协作中继系统获得更大的容量扩展。此外,还有文献提出了一种基于NOMA的两跳D2D通信复用蜂窝用户方案,分析了系统的遍历总容量,并对比了采用OMA的传统两跳D2D通信系统的遍历总容量。



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