【摘 要】
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设备到设备（Device-to-device,D2D）通信技术允许邻近设备之间通过重用蜂窝频谱的方式直接通信,有效地提高了蜂窝网络的频谱效率,减轻了基站的负载压力,减小了端到端传输时延,成为5G通信网络的关键技术。D2D技术引入蜂窝移动通信网络在带来诸多好处的同时,也对蜂窝通信链路造成了干扰,若不能有效地协调干扰,将会严重影响蜂窝网络的通信质量。因此,本文针对两种不同的复用模式下的资源分配问题进行
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设备到设备（Device-to-device,D2D）通信技术允许邻近设备之间通过重用蜂窝频谱的方式直接通信,有效地提高了蜂窝网络的频谱效率,减轻了基站的负载压力,减小了端到端传输时延,成为5G通信网络的关键技术。D2D技术引入蜂窝移动通信网络在带来诸多好处的同时,也对蜂窝通信链路造成了干扰,若不能有效地协调干扰,将会严重影响蜂窝网络的通信质量。因此,本文针对两种不同的复用模式下的资源分配问题进行了研究,研究内容如下:（1）针对蜂窝网络中多个D2D用户复用一个蜂窝资源的通信场景,为最大化系统总体的吞吐量,提出了一种基于拍卖算法的资源分配方案。首先,基于改进的模糊聚类算法对D2D用户进行分组,分至同一组中的D2D用户将复用同一蜂窝频谱而且属性值相异;其次,为每个蜂窝用户设定干扰阈值,并根据干扰阈值对复用蜂窝资源的D2D用户进行有效地功率控制;最后,基于迭代组合拍卖算法,将D2D分组的信道分配问题建模为一个迭代组合拍卖过程,将蜂窝信道分配给复用吞吐量最大的D2D分组用户,获得最佳的资源分配结果。实验表明,本文提出的资源分配算法,提升了系统吞吐量和D2D的接入率,且表现优于之前的算法。（2）针对蜂窝网络中多个D2D用户复用多个蜂窝资源的通信场景,为最大化系统中D2D链路的吞吐量,有效管理D2D用户复用蜂窝资源引起的干扰问题,合理的分配信道资源,提出了一种基于重叠联盟博弈的资源分配方案,在满足系统中用户的最低速率要求的同时,协调用户间的干扰,最大化系统效用。本文的方案通过形成联盟游戏的方式,为D2D用户选择合适的复用资源。首先,基于蜂窝用户和D2D用户之间的干扰水平,建立D2D用户的优先级序列;其次,计算D2D用户对各个联盟的参与度以及联盟能够容纳的用户数量,快速形成联盟的初始结构;最后,为进一步提升联盟的效用,在合作博弈阶段,提出了相应的合并与分裂准则,用于D2D用户的联盟切换指导,以便最终获得稳定最优的联盟结构。实验表明,本文所提出的资源分配方案能够在保证用户通信需求的基础上,提高D2D用户的吞吐量,给系统性能带来显著提升。
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