基于ISAP的D2D资源分配优化算法研究*

D2D通信通过复用蜂窝系统频谱资源,实现一定范围内终端设备点到点的直接通信。频谱资源的复用缓解了资源匮乏的问题,但必然会产生同频干扰而影响蜂窝系统的性能。为了提高资源利用率且降低干扰,通过运用ISAP算法来完成合理的资源分配,从而实现D2D对与频谱资源之间的一对多的复用关系。同时,在满足各用户不同QoS需求的前提下,可将干扰有效抑制在合理的范围。最后通过仿真实验可知,该算法既不仅可以提高系统的吞吐量,也能保证蜂窝系统的通信性能不受影响。     

基于多对一Gale-Shapley算法的D2D通信资源分配

针对D2D通信复用异构蜂窝网络上行信道产生的干扰问题和频谱资源优化问题进行研究,提出一种基于多对一Gale-Shapley算法的D2D通信资源分配方案。本方案允许多个D2D用户共享一个蜂窝用户信道资源,通过设置信干噪比（SINR）门限保证用户的通信服务质量（QOS）。根据信道分配情况,构建D2D用户和信道的偏好列表,最大化系统总容量。仿真结果表明,该方案收敛较快,复杂度较低,能够有效保证用户的通信服务质量,系统总容量接近最优解。本研究为实现D2D用户和蜂窝用户的频谱资源共享,提高频谱利用率提供了一种有效方案。     

基于QoS的D2D能效优化

为解决基站数十亿通信设备的通信能耗和D2D通信过程中复用频谱资源对蜂窝用户造成的干扰问题,建立一种优化模型系统,解决用户通信服务质量(quality of service,QoS)和系统能效的权衡问题。针对优化问题中遇到的NP难题,提出一种启发式资源分配算法1-search,降低用户搜索范围以及匹配用户的搜索时间;利用松弛的方法忽略次要干扰的影响,降低算法复杂度。仿真结果表明,1-search算法可以提高系统能效,具有较好的收敛性。     

基于二分图的D2D通信资源复用分配算法

为了提升D2D（Device to Device）通信资源复用分配的频谱效率,本文以最大化系统吞吐率为目标建立资源复用模型。同时面对高复杂度的组合优化求解过程,提出一种分布式的资源分配迭代算法,该算法使用二分图建立D2D用户与RB（Resource Block）资源的关系模型。每轮资源分配中,D2D用户根据所在RB资源上的动态干扰环境,自治的竞争RB资源,基站则根据吞吐率增益选举最优的D2D用户分配,避免多对一的RB竞争冲突。仿真实验表明,二分图算法在降低算法复杂度的同时,拥有较优的吞吐率性能优势。     

基于烟花算法的D2D资源分配方案

D2D（Device-to-Device）通信通过复用蜂窝用户的频谱资源来提升系统频谱资源的利用率，并提高系统吞吐量，但同时也为系统带来了严重的同频干扰。为了应对复杂的干扰问题，并在保证资源分配公平性的情况下尽可能提高系统吞吐量，提出一种基于烟花算法的D2D资源分配方案，以最大化系统的加权和速率为目标，将资源分配矩阵抽象为烟花，通过爆炸、变异、选择等过程求出最终的匹配矩阵。仿真结果表明，所提方案能够有效提高系统的吞吐量和资源分配的公平性。     

基于图着色的密集D2D网络资源分配算法

蜂窝设备到设备(D2D)网络通过D2D用户与蜂窝用户的上行链路复用,可大幅提高网络的频谱效率,但当D2D用户数大于蜂窝用户数时,即在D2D密集部署场景下,传统的资源复用算法不能满足D2D用户的频谱资源需求。针对该问题,提出基于图着色理论的D2D网络干扰协调频谱资源分配算法,可实现信道资源在多个D2D用户对间的多重复用,从而提升网络负载能力,改善网络吞吐量。在此基础上,给出一种改进的资源分配算法,以提高D2D用户的公平性。仿真结果表明,该算法在降低D2D用户获取信道资源"饥饿"概率的同时,能够提升网络信道资源的空间复用率及系统吞吐量。     

D2D通信中基于保证蜂窝用户通信质量的功率分配算法

针对D2D通信与蜂窝通信复用频谱资源时会产生同频干扰的问题,提出一种基于保证蜂窝用户通信质量的功率分配算法。在保证蜂窝用户平均SINR和最小SINR双重约束的基础上,建立以最大化D2D链路平均吞吐量为目标的凸优化问题,并利用拉格朗日函数推导出最优功率分配的闭式解。仿真结果表明:该算法不仅可以保证蜂窝用户通信质量,而且也能最大限度地提高D2D链路以及整个系统的总吞吐量。     

一种基于价格竞争的D2D通信资源分配算法

针对蜂窝用户与D2D用户所构成的混合网络系统中同频干扰问题,提出一种基于价格竞争的D2D通信资源分配算法.该算法不仅考虑利用基站定价来减小对蜂窝系统的干扰,而且联合基站端的干扰容限对干扰功率进行约束.首先将问题公式化制定非合作博弈过程,利用效用函数模型分析D2D用户的利润和对蜂窝基站的干扰,从而调整发射功率最大化系统整体收益;然后通过通信的D2D用户来更新干扰继而更新复用价格;最后采用注水算法利用拉格朗日条件来优化价格.仿真表明,该算法不仅可以简单地控制干扰功率,而且还有效地提高了系统吞吐量.     

基于能效的D2D通信系统的干扰协调与资源优化

针对传统蜂窝用户与D2D通信用户之间的同频干扰问题,本文提出基于能效的D2D通信干扰协调与资源优化方案。该方案采用功率控制与资源分配分步进行的方式进行处理,首先是对于单个D2D用户的功率控制,在蜂窝用户最小速率以及D2D用户和蜂窝用户最大功率的限制条件下,通过优化D2D用户和蜂窝用户的功率使得D2D用户的能效最大,在此阶段,采用基于参数法的Dinkelbach算法来进行用户的功率分配;最后借助Kuhn-Munkres (KM)算法为D2D用户分配蜂窝频谱资源,以使得D2D用户的总能效最大。仿真结果表明,相比于其他方案,在保证蜂窝用户正常通信时,该方案能够进一步提高系统内D2D用户的能量效率,使能效优化效果更明显。     

异构网络中基于鸽群优化算法的D2D资源分配机制

针对异构蜂窝网络中D2D(device-to-device)通信用户复用蜂窝用户上行信道产生的频谱资源分配优化问题,提出一种基于改进离散鸽群算法(PIO)的D2D通信资源分配机制.通过设置信干噪比(SINR)门限值保证用户的通信服务质量(QoS),使用基于改进地图-指南针算子和认知因子的离散鸽群算法(IMCBPIO)为D2D用户进行资源分配,并采用基于接收SINR的闭环功率控制算法动态调整用户的发送功率,以减少用户与基站以及用户与用户之间存在的干扰.仿真结果表明,所提出方案能够有效抑制异构网络中由于引入D2D用户后导致的干扰,降低通信用户的中断概率,大大提高频谱利用率和系统吞吐量.     

基于灰狼优化和匈牙利算法的D2D资源分配策略

当前,车联网系统中存在频谱资源有限、系统干扰较大、D2D（device to device）用户通信质量差等问题。针对上述情况,提出了一种基于灰狼优化和匈牙利算法的D2D资源分配策略。在保证蜂窝用户以及D2D用户通信质量的前提下,该模型首先利用灰狼优化获得每个D2D用户的最佳发射功率,然后利用匈牙利算法实现D2D用户与蜂窝用户的最佳信道匹配,最大化D2D用户的总容量。仿真结果表明,该算法与和声搜索算法和遗传算法相比,在有效提升D2D用户的总容量同时,单个D2D用户也能获得较高的最大、最小容量。     

车联网D2D通信中最大化频谱资源利用率分配算法

无线通信技术快速发展,终端设备不断增多,为缓解这一现象,提升系统网络容量,针对车联网蜂窝D2D(device to device)通信资源分配问题,提出了一种最大化频谱资源利用率分配算法.该算法以最大化频谱资源利用率为优化目标,在满足车联网通信的基本服务质量(quality of service,QoS)下,通过V2V(vehicle to vehi-cle)和V2P(vehicle to people)共享信道资源来提高频谱资源利用率.首先利用信道状态信息定义的链路增益因子为终端用户找到潜在的通信链路集合;然后证明终端用户复用链路资源时功率分配问题为一个凸优化问题,利用凸优化理论求得最优传输功率;随后求解最优的信道匹配问题,此问题为多对一的加权匹配问题,为降低算法复杂度用KM(Kuhn Munkres)算法来求解.仿真结果表明,所提算法较其他算法能够有效地提升系统吞吐量、提高频谱资源利用率、提升网络性能,优化车联网通信资源分配问题.     

基于图着色理论的全双工D2D分簇资源分配方案

全双工通信允许用户同时同频收发信号,将其应用在D2D(Device-to-Device,D2D)通信中虽然可以提高系统吞吐量,但是也带来了更加复杂的干扰关系。为了降低干扰,提升系统吞吐量,本文提出了以簇为单位的资源分配方案。该方案先引入图着色理论为全双工D2D用户进行合理的分簇,然后采用匈牙利算法进行链路资源的分配,从而优化蜂窝系统的性能。仿真结果表明,该方案在提高频谱利用率的同时提升了整个蜂窝网络的系统容量。     

基于分簇和Stackelberg博弈的D2D资源分配策略

当前,车辆密集通信场景下存在通信资源利用率低、DUE(D2D user)用户通信质量差等问题。针对上述问题,提出了一种基于分簇和Stackelberg博弈的D2D(device to device)资源分配策略,以解决DUE用户功率分配、信道匹配问题。首先,基于每个信道内DUE用户之间干扰最小原则,该模型对所有DUE用户进行分簇;然后,对于CUE(cellular user)用户与DUE用户簇,构建一对多的Stackelberg主从博弈模型,通过复用链路干扰参数和簇内干扰参数的迭代更新,优化每个DUE用户的发射功率;最后,利用匈牙利算法实现DUE用户簇与CUE用户的最佳信道匹配,最大化DUE用户的容量和。仿真结果表明,与基于价格迭代、等功率分配和高能效干扰约束的几种功率分配算法相比,所提算法能有效提升DUE用户的总容量。