【摘 要】
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设备到设备（Device-to-Device,D2D）通信和非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）技术作为未来通信系统中缓解无线网络传输压力的有效手段,可以提升蜂窝网络中的频谱效率、能量效率以及用户连接数目,具有广阔的应用前景。因此,将NOMA技术应用到D2D通信中成为未来通信网络可预见的发展方向。D2D通信和NOMA技术的结合可以带来多方面的性能
【基金项目】
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国家重点研发计划“物联网智能感知终端平台系统与应用验证”项目（项目号:2018YFB2100100）；
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设备到设备（Device-to-Device,D2D）通信和非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）技术作为未来通信系统中缓解无线网络传输压力的有效手段,可以提升蜂窝网络中的频谱效率、能量效率以及用户连接数目,具有广阔的应用前景。因此,将NOMA技术应用到D2D通信中成为未来通信网络可预见的发展方向。D2D通信和NOMA技术的结合可以带来多方面的性能提升,但同时也引入了更多的干扰。对于D2D-NOMA系统,如何设计合理且有效的资源分配算法以降低蜂窝用户与D2D用户之间的干扰以及确保在干扰条件下SIC（Successive Interference Cancelation,SIC）实现的条件是系统高效运行的关键。因此,论文围绕NOMA增强型D2D通信系统下的资源分配技术进行研究,以实现能量效率、频谱效率等性能的优化。论文主要工作如下:（1）在完美SIC中,针对单复用模式下上行频谱共享的NOMA增强型D2D通信系统的资源分配问题,论文提出一种联合功率控制和信道分配的资源分配算法,以优化系统能量效率。考虑蜂窝用户和D2D组之间的干扰协调,在保证用户服务质量和SIC实现条件的前提下,通过Dinkelbach算法及高信噪比近似方法进行分步迭代功率控制并利用凸优化理论得到最优的发射功率组合。在此基础上,将信道分配问题建模为二分图最大权匹配,利用Kuhn-Munkres算法实现D2D组的信道分配。仿真结果证明所提方案能够有效改善系统的能量效率。（2）在非完美SIC中,针对多复用模式下上行频谱共享的NOMA增强型D2D通信系统的资源分配问题,论文提出一种联合接入模式选择、信道分配及功率控制的资源分配算法,以优化系统频谱效率。考虑SIC残留干扰比例对D2D组采用NOMA模式和传统OMA（Orthogonal Multiple Access）模式之间差异的影响,得出残留干扰比例的下限。同时,通过构建动态容量的多对一匹配博弈为D2D组选择合适的链路资源,解决信道分配问题。并且利用连续凸逼近方法将非凸问题转化为凸优化问题,对功率控制问题进行求解。仿真结果表明,相对于传统的OMA/NOMA方案,所提方案能够在非完美SIC下对系统频谱效率进行优化。
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