【摘 要】
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窄带物联网(NB-Io T)作为物联网的一个重要分支,能够加强覆盖、降低用户设备(UE)实现复杂度,同时允许运营商仅使用现有的小部分频谱进行布网,十分便利。然而NB-Io T在带来优
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窄带物联网(NB-Io T)作为物联网的一个重要分支,能够加强覆盖、降低用户设备(UE)实现复杂度,同时允许运营商仅使用现有的小部分频谱进行布网,十分便利。然而NB-Io T在带来优势的同时也面临着低功耗以及大连接的挑战。为了应对这些挑战,本文提出利用设备到设备(D2D)通信辅助NB-Io T UE进行数据上传。基于UE之间的D2D通信在降低网络能耗、提高设备容量以及有效利用频谱资源等方面有较大优势,因此需要针对NB-Io T的网络特性设计出适合于UE的上传数据路由算法。本文主要研究内容如下:1.本文提出了一种D2D辅助NB-Io T系统的预留时隙配置优化算法(RSCOA),这种算法通过为D2D中继/接收设备(DRE)配置合适数量的通信时隙,保证一定的传输成功率,相比多中继方案更有利于节省能量。并且如果数据提前传输完毕,中继设备则进入休眠状态,有利于进一步节省能量。为了求得传输成功率和能耗的最优折中,本文构造了一个基于加权的传输成功率和能耗的效用函数,并且基于这个效用函数,构造了一个DRE通信时隙配置的优化问题。仿真结果表明,与多中继传输、随机中继传输和100%成功传输等其他算法相比,本文提出的预留时隙配置优化算法能够获得更小的能耗以及更好的传输成功率。2.本文提出了一种D2D辅助NB-Io T系统的单位能量提供的传输设备数优化算法(NUEOA),该算法将长距离通信分成两跳的短距D2D通信,具体为选择中继序列来执行D2D通信,将多个中继按照其为D2D通信预留时间的先后进行排序。UE首先在第一时隙尝试将数据发送到第一中继,若传输成功,则结束D2D通信过程;若传输失败,则在下一时隙尝试将数据发送到时隙相对应的中继,直到UE的所有候选中继被尝试。本文提出基于动态规划的优化算法对单位能量提供的传输设备数(NUE)进行求解,该算法的主要优点是在较短的时间内将数据上传至基站(BS),而不用等待中继为D2D通信预留的特定时隙,从而实现NB-Io T传输设备数的优化。
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