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毫米波传输与终端直通(D2D,device to device)通信相结合的技术,已经成为第五代(5G,fifth generation)及未来移动通信网络的关键技术之一。因毫米波信号易受障碍物阻挡,当网络较稀疏时,毫米波系统中干扰很小,此时为噪声受限系统。随着网络变得更加密集,链路间干扰强度增加,毫米波系统由噪声受限系统变为干扰受限系统,此时干扰问题和阻挡问题同时制约了系统吞吐量的进一步提升。因此,如何有效管理干扰和阻挡问题,成为超密集毫米波D2D通信系统进一步提升吞吐量的关键挑战之一。目前毫米波系统抗阻挡传输方法诸多,如基于反射路径的抗阻挡方法、基于多基站连接的抗阻挡方法和基于中继转发的抗阻挡方法。其中,基于反射路径的抗阻挡方法,对于室外环境,稳定反射波缺少,非视距路径传输衰减大,因此这种方法适用范围有限。基于多基站连接的抗阻挡方法,主要针对蜂窝用户,并不适用于D2D短距离通信。基于中继转发的抗阻挡方法,在不彻底改变网络拓扑或基础设施情况下实现抗阻挡作用。本文针对密集毫米波D2D通信系统面临的严峻阻挡和干扰问题进行研究。主要研究内容如下:(1)建立联合中继选择和资源优化数学模型:通过分析“中继选取-资源分配”与超密集毫米波D2D通信网络的“干扰强度-可得速率”之间的优化关系,建立使得和速率最大化的联合中继选取和资源优化问题。期望通过选择最优中继克服系统毫米波信号受阻挡问题,同时通过资源调度,降低链路间干扰,提升并行传输链路数目,最终提升系统的吞吐量性能。为了以低复杂度求解所建立的非凸混合整数规划问题,我们将其分解为中继选择和资源分配两个子问题来进行求解。(2)提出基于二分图的中继选择方法:通过将D2D用户对集合和中继集合建模为两个互不相交的集合,D2D用户对和中继为两个不相交集合的顶点,它们之间的连线为二分图的边,每条边代表一组匹配关系。将每组匹配关系下的中继辅助D2D链路信息速率视为边的权重,构造加权二分图,从而将中继选择问题转换成等效的“一对一”加权匹配问题,进而利用基于匈牙利算法的最大匹配方法得到最优中继选择。(3)提出基于约束凹凸过程(CCCP,constrained concave convex procedure)的联合功率优化和时隙分配方法:在获得最佳中继的基础上,提出基于CCCP的联合功率优化和时隙调度算法,以提高并行传输链路数目,进一步提升和速率。原联合功率优化和时隙分配问题为非凸问题,但观察到其具有“log函数-log函数”的特殊形式,从而可利用CCCP方法将其转换为凸优化问题迭代进行求解:通过将原目标函数等价为“凸函数-凸函数”的形式,并对减号后的凸函数进行线性近似化,得到凸近似后的目标函数,从而得到近似后的凸优化问题,迭代对其进行优化直至收敛。通过大量的仿真,评估所提的算法在不同网络设置下的性能,并与文献中提出的正交信道分配下基于中继选择和资源优化的抗阻挡算法、非正交信道分配下基于随机中继选择和资源优化的抗阻挡和抗干扰算法进行了比较。仿真结果表明,所提出的非正交信道分配下,联合中继选择和资源优化的抗阻挡和抗干扰算法可有效地降低系统间干扰,提升超密集毫米波D2D通信系统和速率,同时有效降低超密集毫米波D2D通信系统的总功率,并且具有良好的收敛性。此外,在实际有障碍物阻挡的毫米波通信仿真环境中,所提算法相比于无中继辅助的毫米波D2D资源优化算法性能更优,有效降低阻挡对系统吞吐量性能的影响。