林淑君，唐俊华

(上海交通大学 上海市信息安全综合管理技术研究重点实验室，上海 200240)



5G网络中D2D通信模式选择和资源优化算法*

林淑君，唐俊华

(上海交通大学 上海市信息安全综合管理技术研究重点实验室，上海 200240)

摘要：Device-to-Device(D2D)通信是下一代(5G)移动网络的重要组成部分。根据D2D用户在不同通信方式中的信道质量差异，以最大化系统吞吐量为目标，通过求解非线性模型，提出了两种资源分配算法。其中最优资源算法能够得到理论上的全局最优解，而次优资源分配算法作为前者的补充，可以在系统结构过于复杂时，为减少成本，提高效率而使用。实验表明，两种分配算法的性能十分接近，且远远高于随机分配算法。

关键词：LTE网络；D2D技术；资源分配; 信道质量

0引言

D2D(Device to Device)通信技术是在系统控制下，允许无线蜂窝网络的终端之间不经过基站而利用小区资源直接进行通信的新兴技术。它通过复用小区频谱资源，能够提高蜂窝系统频谱效率，降低终端发射功率[1-4]，是未来通信发展的关键技术之一也是下一代(5G)移动网络的重要组成部分。目前，D2D通信主要有三种工作模式，即传统蜂窝模式、专用模式和复用模式。传统蜂窝模式通过基站进行转接，专用模式为D2D用户预留专用资源，复用模式中D2D用户则复用蜂窝用户资源[5]。本文主要关注用户如何在蜂窝模式和专用模式中进行选择，以及怎样分配系统的信道资源，以提高系统的吞吐量。

资源分配是D2D通信中的热点问题，文献[6]运用拉格朗日数学定理，给出了各种模式下的理论最优解。……