1、蜂窝网络中D2D通信的联合功率与信道分配

蜂窝网络中D2D通信的联合功率与信道分配

1. 引言

随着移动通信对高速率的需求日益增长，微蜂窝网络和异构网络等新技术应运而生，它们通过减小小区尺寸来提升蜂窝网络的容量。然而，这些技术依赖于集中式网络，要求用户设备（UE）与基站（BS）进行通信。这种集中式网络受限于基站的服务能力，大量UE接入可能导致整个网络拥塞。

为缓解这一状况，近年来提出了设备到设备（D2D）通信的概念。D2D通信允许UE之间进行本地对等传输，可减少通信双方的延迟，减轻基站负担，增加网络系统容量。D2D通信的信道共享方法分为覆盖式D2D通信和底层式D2D通信：
- 覆盖式D2D通信 ：D2D用户设备（DUE）占用蜂窝用户设备（CUE）的空闲信道进行通信，可通过划分信道消除干扰，但信道复用效率低。
- 底层式D2D通信 ：多个DUE可与CUE共用信道，提高了信道效率，但会给原蜂窝网络带来更多干扰。

目前，关于D2D通信资源分配以减少干扰的研究越来越多，不同研究从不同角度进行了分析：
- Lee等人使用随机几何分析了集中式功率分配和分布式功率分配两种方案，同时确保CUE有足够的覆盖概率和可接受的DUE干扰。
- 一些作者在保证CUE和DUE性能的同时最大化系统容量。
- Radaydeh等人比较了正交模式、非正交模式和蜂窝模式三种资源共享模式下D2D通信的各自优势，其中非正交资源共享模式频谱效率最高，但处理难度大，对原网络干扰多。

2. 系统模型

考虑单小区蜂窝网络中的D2D通信系统，CUE和DUE围绕基站分布，每个DUE包含一个发射机（DUE_