智能手机、平板电脑等移动终端已经成为当今人们的生活必备,移动用户数据业务需求快速增大,但移动网络能够使用的带宽资源是有限的。要解决业务增长与资源受限的矛盾,就要不断发掘新的移动通信技术。其中一种有效的办法是在蜂窝网络中引入D2D(Device-to-Device)通信技术,即在地里位置上距离较近的移动设备可以直接进行通信,而不用遵循传统“设备-基站-设备”的通信模式。本论文主要研究在蜂窝网中应用D2D通信技术,提出一种基于图着色的D2D正交资源分配机制:蜂窝网络分配一个资源池给D2D通信,与原有蜂窝通信相互正交。资源池被分为若干子带资源,通常子带数小于D2D对数,多个D2D对可以复用同一子带资源,应用图论中的图着色理论完成D2D对之间的相互复用。基于图着色的结果,本文提出了一种基于效用的资源分配方法,子带资源大小与使用每一种颜色的D2D对数成正比,即复用同一种颜色的D2D对数越多,分配的资源就越多。考虑到D2D通信的重要特点之一就是通信距离短、节省终端电池消耗,经过资源分配以后,对D2D对进行功率控制。在本文提出的正交资源分配机制下,依据构图方法不同,有三种可能的实现方案:基于接收功率方案:基站预先设定一个接收功率门限值Pr xG。两个D2D对映射到图G上的点之间的邻接性通过如下过程判断:D2Di发送探测信号,若D2Dj接收到的探测信号功率大于Pr xG,则基站认为当前D2Di对D2Dj干扰较大,图G中代表D2Di和D2Dj的两点邻接;反之,D2Di与D2Dj不邻接。基于SIR方案:基本思想是预先设定一个SIR门限值SIRG,首先假定所有D2D对都复用相同的资源。对于任意一个D2Di,依照其余D2D对用户对D2Di的干扰从强到弱的顺序不断剔除干扰项,直到()SIRSIR i3G为止,所有剔除项所对应的D2D对与D2Di互干扰较强,在图G中连通。基于效用方案:基于效用构图方案是一种遍历方案,可用最大颜色数为N,实际使用颜色数可以是从1到N,一共有N种可能。然后,每一次遍历循环都进行构图、着色和资源分配,并计算和效用。遍历N种可能的构图着色方案,找出使得系统和效用最大的一种方案。上述三种方案经过Matlab仿真,综合SINR、功效比以及算法复杂度性能分析得出结论:基于接收功率方案是最佳正交资源分配方案。最后为了验证本文提出的正交资源分配机制的有效性,给出一种复用模式方案,并通过仿真性能、信令开销等方面综合对比得出结论:本文提出的基于图着色的D2D正交资源分配机制在频谱利用率、系统能效、通信质量、信令开销以及引入D2D通信对蜂窝系统的影响等方面性能良好。