CN107613555B - 非正交多址接入蜂窝和终端直通密集网络资源管控方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于无线通信技术领域，公开了一种非正交多址接入蜂窝和终端直通密集网络资源管控方法，根据D2D链路在准复用模式和复用模式中所产生的干扰，对D2D链路进行资源使用模式选择，提高密集网络的链路接入能力；利用两阶段效用值，为准复用模式D2D链路进行子信道分配；利用凸优化理论的连续凸近似算法，对系统各个用户进行功率分配，保证用户在密集网络中的最低速率；建立二分图模型，利用最大权值匹配算法为复用模式D2D进行子信道分配。本发明充分利用非正交多址网路中D2D通信的准复用模式；充分地抑制了用户间干扰；具有频谱效率高，系统接入率高的优点，可用于基于非正交多址接入的蜂窝和终端直通混合密集网络中。

Description

非正交多址接入蜂窝和终端直通密集网络资源管控方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种非正交多址接入蜂窝和终端 直通密集网络资源管控方法。

背景技术

为了实现更高的网络性能，未来第五代移动网络将是异构的网络形态并采 用多种关键技术。其中，终端直通(D2D)技术就是一种被广泛提倡并有望应 用到5G网络中的新技术手段，它可以使两个近域的两个用户直接通信而不需要 基站协助。相比传统的蓝牙等近场通信技术，D2D技术能够融入蜂窝移动网络 中，受到蜂窝系统的管控，这对提高网络频谱效率和能量效率十分有效。与日 俱增的用户终端设备使得网络密度越来越高，这对于无线网络的接入能力、网 络容量和可靠性都提出了新的更高的要求，为了应对这样的挑战，非正交多址 接入(NOMA)技术被提出并得到了广泛关注。NOMA技术允许多个用户同时 在一个资源块上进行传输，这样可以为网络提供大规模接入、高吞吐量传输和 低时延通信的能力。因此，NOMA技术可以满足蜂窝和D2D混合密集网络提供 的大规模接入的要求，使大量用户可以成功传输。然而，此混合网络中存在用 户间干扰和同信道干扰，如果不能够有效地抑制干扰，那不仅不能发挥新技术 的潜力还会恶化网络的性能。无线资源的管控是解决此混合网络干扰的重要手 段，传统的对于蜂窝和D2D混合网络的资源分配方法均是基于正交多址接入系 统设计的，并不能直接应用到NOMA系统中，其主要存在一下缺点：(1)当 正交多址接入系统的可用资源不足时，D2D只能以复用模式接入网络，这会严 重影响系统频谱效率。在复用模式下的D2D链路会直接复用蜂窝用户的频谱资 源，因此蜂窝用户和D2D链路间会产生直接干扰，从而导致网络总速率下降。 (2)传统的资源分配方法不能保证密集网络的链路接入率。因为传统蜂窝和D2D混合网络的资源分配方法，不能有效地抑制占用相同网络资源的用户之间 的干扰，这会使得受干扰很重的用户很难达到最低速率限制，从而不能成功接 入网络。以上这些缺陷使得现有网络系统有很多不完善之处，很大程度上降低了资源复用增益，对有限的频谱资源没有充分利用，不能充分发挥NOMA技术 的潜在增益，影响了用户容量和系统和速率的提升。

综上所述，现有技术存在的问题是：目前的蜂窝和D2D混合密集网络大规 模接入方法存在降低了资源复用增益，对有限的频谱资源没有充分利用，不能 充分发挥NOMA技术的潜在增益，影响了用户容量和系统和速率的提升。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种非正交多址接入蜂窝和终端 直通密集网络资源管控方法。

本发明是这样实现的，根据D2D链路在准复用模式和复用模式中所产生的 干扰，对D2D链路进行资源使用模式选择；利用两阶段效用值，为准复用模式 D2D链路进行子信道分配；利用凸优化理论的连续凸近似算法，对各个用户进 行功率分配；建立二分图模型，利用最大权值匹配算法为复用模式D2D进行子 信道分配。

进一步，所述非正交多址接入蜂窝和终端直通密集网络资源管控方法包括 以下步骤：

步骤一，对D2D链路分配工作模式并为工作在准复用模式的D2D链路分配 子信道；

步骤二，剩余D2D链路工作在复用模式下，计算D2D链路使用每个子信道 时的功率分配结果，同时保证密集网络中用户的最低速率；

步骤三，对复用模式D2D链路进行子信道分配。

进一步，蜂窝用户、准复用模式D2D链路和复用模式D2D链路在每个子信 道的SINR分别表示如下：

其中，

和

分别是对用户i造成NOMA系统同信道干扰的蜂窝用户集合 和D2D链路集合；

和

是三者的发射功率，蜂窝用户和D2D链路发 射端的最大发射功率分别是；h_i,BS、h_j和h_i,j分别是蜂窝用户或D2D发射端到基 站的信道条件、D2D链路的信道条件以及其他发射端到该D2D接收端的信道条 件；y_j,k是蜂窝用户使用子信道的指示变量，若C_i占用子信道S_k，则y_j,k＝1，否 则y_j,k＝0；同理，s_j,k和x_j,k分别是D2D链路以准复用模式和复用模式使用子信 道的指示变量，若D_j以准复用模式占用子信道S_k，则s_j,k＝1，否则s_j,k＝0，若D_j以复用模式占用子信道S_k，则x_j,k＝1，否则x_j,k＝0；N₀是背景噪声功率。

进一步，所述步骤一具体包括：

(1)所有用户以最大发射功率进行传输，{s_j,k}和{x_j,k}均等于零，d_f≥2；

(2)计算每个D2D链路D_j使用每个子信道S_k时在准复用模式和复用模式 下分别产生的干扰值

和

以及两种模式下的该子信道上用户总速率

和

进行每一对(D_j,S_k)计算时，s_j,k＝1，计算完成后s_j,k＝0；

(3)设置干扰效用值

根据(2)的结果计算所有的干扰效用 值；

(4)若所有的

则说明没有D2D链路适合工作在准复用模式进入 步骤二；否则，挑选最佳D2D链路和子信道组合(D_j,S_k)：

最佳D2D和子信道组合形成集合

(5)如果

中只有一对(D_j,S_k)，则直接将S_k分配给D_j，并且D_j工作在准 复用模式下，进入(7)，否则进入步骤(6)；

(6)如果

中有多对(D_j,S_k)，那么从

中挑选在准复用模式中获得最高 速率的(D_j,S_k)：

将S_k分配给D_j，并且D_j以准复用模式接入网络；

(7)更新s_j,k＝1并保存；将D_j从集合

中移除；若S_k已被d_f个蜂窝用户 和准复用模式D2D链路占用，则将其从集合

中移除；

(8)重复(2)至(7)，直到所有D2D链路被分配资源或者所有子信道被 完全占用。

进一步，所述步骤二具体包括：

(a)初始化迭代误差值θ＞0，迭代初始可行点p⁰，初始目标函数值o⁰；

(b)计算每个D2D链路D_l以复用模式使用每个子信道S_k时，子信道所有 用户的总速率，将该问题建模成数学优化问题P1：

其中，

和

分别是已被分配了子信道S_k的蜂窝用户集合和准复用模式 D2D链路集合，

和

与

和

分别是每个蜂窝用户和D2D链路的最 大发射功率以及最低速率门限；

(c)将P1中的对数项展开，如：

得到两个对数函数相减，后一项对数函数进行一阶泰勒展开，得到近似函 数：

其中，p是优化变量

和

的向量，p⁰是泰勒公式的初始可行点；

(d)对P1中的每一个对数项进行(b)的操作，将优化问题P1转化为P2：

问题P2是一个可解的优化问题，利用内点法解得第m次迭代的可行解p^m和 目标函数值o^m；

(e)将可行解p^m代回问题P2，重复(c)，直到o^m-o^m-1≤θ，进入(f)；

(f)重复(a)-(e)，得到使用该子信道的每个用户的发射功率p^m和这些用 户的总速率W_l,k＝o^m；

(g)将所有的(D_j,S_k)组合的功率分配结果计算完，进入步骤三。

进一步，所述步骤三具体包括：

1)根据步骤二中所得的计算结果W_l,k，建立子信道和复用模式D2D链路的 最大权值二分图匹配问题；

2)如图6所示，该问题模型中有两组点组成二分图，分别是子信道和复用 模式D2D链路，任意一组点内部的任意两点均没有边相连，然而两组点之间的 任意两点均有权值无向边相连。具体而言，每个子信道与所有D2D链路之间均 存在权值无向边，每个D2D链路和所有子信道之间也都存在权值无向边，而所 有D2D链路之间和所有子信道之间不存在任何边；

3)该二分图中，每条边的权值都对应步骤二中一组(D_j,S_k)的总速率值；

4)根据所建立的最大权值二分图匹配模型，该问题可以利用图论中的 Kuhn-Munkres算法进行求解，所得匹配结果就是复用模式D2D链路的子信道分 配结果。

本发明的另一目的在于提供一种利用所述非正交多址接入蜂窝和终端直通 密集网络资源管控方法的蜂窝和D2D混合密集网络。

本发明的优点及积极效果为：采用最新的非正交多址接入系统，利用D2D 通信在该系统中的准复用模式，抑制了蜂窝用户和D2D链路间的干扰。与传统 蜂窝和D2D混合网络相比，所提出的准复用模式将系统总速率提高了至少30％ (d_f＝2)，随着d_f增加，所得增益也会提高，比如当d_f＝3时总速率将提高 63％。另外，由于用户间干扰的减弱，D2D链路更容易满足最低速率门限以便成 功接入网络，因此系统的D2D链路接入率比传统的蜂窝和D2D混合网络相比提 高了至少52％，这对于密集网络而言尤为重要。

本发明也同时保留了D2D通信的复用模式，并提出了模式选择算法使得每 个D2D链路工作在合适的工作模式中，使得子信道资源合理利用，并弱化用户 间干扰，与随机算法相比，所提模式选择策略对网络总速率至少提高了4％；相 比完全随机算法，所提得信道分配算法对系统总速率提高了10。

附图说明

图1是本发明实施例提供的非正交多址接入蜂窝和终端直通密集网络资源 管控方法流程图。

图2是本发明实施例提供的使用的网络场景图。

图3是本发明实施例提供的D2D通信工作模式示意图。

图4是本发明实施例提供的所提算法步骤1的流程图。

图5是本发明实施例提供的所提算法步骤2的流程图。

图6是本发明实施例提供的所提算法步骤3中最大权值二分图匹配模型示 意图。

图7是本发明实施例提供的在不同d_f值下随D2D链路数量变化的系统总速 率仿真结果图。

图8是本发明实施例提供的在不同d_f值下随D2D链路数量变化的D2D链 路接入率仿真结果图。

图9是本发明实施例提供的在不同资源分配策略下随D2D链路长度变化的 系统总速率仿真结果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解 释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的非正交多址接入蜂窝和终端直通密集网 络资源管控方法包括以下步骤：

S101：根据D2D链路在准复用模式和复用模式中所产生的干扰，对D2D 链路进行资源使用模式选择；

S102：利用两阶段效用值，为准复用模式D2D链路进行子信道分配；

S103：利用凸优化理论的连续凸近似算法，对系统各个用户进行功率分配， 保证用户在密集网络中的最低速率；

S104：建立二分图模型，利用最大权值匹配算法为复用模式D2D进行子信 道分配。

下面结合附图对本发明的应用原理作进一步的描述。

如图2所示，本发明适用的网络场景是单小区上行的NOMA蜂窝和D2D 密集混合网络，主要由基站、蜂窝用户设备和D2D链路组成，其中蜂窝用户集 合是

D2D链路集合

子信道集合是

由于该密集网 络中蜂窝用户和D2D链路的数量要远大于子信道数量，因此网络采用NOMA 作为多址接入技术，如图2所示，C₁和D₁共用子信道S₁，D₁采用传统的复用模 式接入网络；D₂以准复用模式接入网络，与C₂共用子信道S₂；蜂窝用户C₃和C₄共用子信道S₃，组成NOMA用户组。该发明的网络场景中，蜂窝用户的子信道 分配结果已经得到，而且系统的每个用户或链路只占用一个子信道接入网络。

为了应对网络密集化所带来的链路间干扰，D2D链路采用两种资源使用模 式接入网络：

(1)准复用模式：在该模式中，D2D链路加入到NOMA系统中，由于NOMA 的接收端采用串行干扰消除(SIC)技术进行信号解调，因此在该模式下工作的 D2D链路复用蜂窝用户资源时，他们之间产生的相互干扰是有可能被消除的。 如图2所示，如果D2D发射端距离基站比蜂窝用户较近时，它到基站的信 号强度比蜂窝用户的信号强度高，因此基站可以消除其对蜂窝用户信号的干扰， 从而减弱了用户间的干扰。从图3(a)可以看出，该模式适合于距离基站比蜂 窝用户更近或者接近小区中心的D2D链路。

(2)复用模式：在该模式下，D2D链路直接复用系统内的子信道资源，其 与蜂窝用户间产生直接干扰，且这一部分干扰不能被消除，如图3(b)所示。 从图中可以看出，该模式适合于距离基站较远或处于小区边缘的D2D链路。

需要注意的是，本发明只适用于每个D2D链路最多选择一种资源使用模式； 在NOMA系统中，每个子信道最多支持d_f个用户，也就是说每个子信道上蜂窝 用户和准复用模式D2D链路数量和最多是d_f；每个子信道支持的复用模式D2D 链路数量是一个。

在NOMA系统中，因为链路的接收端采用SIC接收机，所以每个用户会消 除比自己信号强度更强的用户信号的干扰，而受到比自己信号强度更低的用户 信号的干扰，这一部分干扰称之为NOMA系统的同信道干扰。在上行NOMA 网络中，用户和基站间的信道条件决定了基站对于不同用户信号的解调顺序， 因此每个用户受到的同信道干扰只来自比自己信道条件更差的用户。因此，定 义蜂窝用户、准复用模式D2D链路和复用模式D2D链路在每个子信道的SINR 分别表示如下：

其中，

和

分别是对用户i造成NOMA系统同信道干扰的蜂窝用户集合 和D2D链路集合；

和

是三者的发射功率，蜂窝用户和D2D链路发 射端的最大发射功率分别是；h_i,BS、h_j和h_i,j分别是蜂窝用户或D2D发射端到基 站的信道条件、D2D链路的信道条件以及其他发射端到该D2D接收端的信道条 件；y_j,k是蜂窝用户使用子信道的指示变量，若C_i占用子信道S_k，则y_j,k＝1，否 则y_j,k＝0；同理，s_j,k和x_j,k分别是D2D链路以准复用模式和复用模式使用子信 道的指示变量，若D_j以准复用模式占用子信道S_k，则s_j,k＝1，否则s_j,k＝0，若D_j以复用模式占用子信道S_k，则x_j,k＝1，否则x_j,k＝0；N₀是背景噪声功率。

本发明的实现步骤如下：

步骤1：为了更多的用户可以成功接入网络，对D2D链路分配工作模式并 为工作在准复用模式的D2D链路分配子信道，如图4所示：

(1a)所有用户以最大发射功率进行传输，{s_j,k}和{x_j,k}均等于零，d_f≥2；

(1b)计算每个D2D链路D_j使用每个子信道S_k时在准复用模式和复用模式 下分别产生的干扰值

和

以及两种模式下的该子信道上用户总速率

和

进行每一对(D_j,S_k)计算时，s_j,k＝1，计算完成后s_j,k＝0；

(1c)设置干扰效用值

根据(2)的结果计算所有的干扰效 用值；

(1d)若所有的

则说明没有D2D链路适合工作在准复用模式进 入步骤二；否则，挑选最佳D2D链路和子信道组合(D_j,S_k)：

最佳D2D和子信道组合形成集合

(1e)如果

中只有一对(D_j,S_k)，则直接将S_k分配给D_j，并且D_j工作在 准复用模式下，进入(7)，否则进入步骤(6)；

(1f)如果

中有多对(D_j,S_k)，那么从

中挑选在准复用模式中获得最高 速率的(D_j,S_k)：

将S_k分配给D_j，并且D_j以准复用模式接入网络；

(1g)更新s_j,k＝1并保存；将D_j从集合

中移除；若S_k已被d_f个蜂窝用户 和准复用模式D2D链路占用，则将其从集合

中移除；

(1h)重复(2)至(7)，直到所有D2D链路被分配资源或者所有子信道 被完全占用；

步骤2：剩余D2D链路工作在复用模式下，计算这些D2D链路使用每个子 信道时的功率分配结果，同时保证密集网络中用户的最低速率，参考图5：

(2a)初始化迭代误差值θ＞0，迭代初始可行点p⁰，初始目标函数值o⁰；

(2b)计算每个D2D链路D_l以复用模式使用每个子信道S_k时，子信道所有 用户的总速率，将该问题建模成数学优化问题P1：

其中，

和

分别是已被分配了子信道S_k的蜂窝用户集合和准复用模式 D2D链路集合，

和

与

和

分别是每个蜂窝用户和D2D链路的最 大发射功率以及最低速率门限；

(2c)将P1中的对数项展开，如：

得到两个对数函数相减，后一项对数函数进行一阶泰勒展开，得到近似函 数：

其中，p是优化变量

和

的向量，p⁰是泰勒公式的初始可行点；

(2d)对P1中的每一个对数项进行(b)的操作，将优化问题P1转化为P2：

问题P2是一个可解的优化问题，利用内点法解得第m次迭代的可行解p^m和 目标函数值o^m；

(2e)将可行解p^m代回问题P2，重复(c)，直到o^m-o^m-1≤θ，进入(f)；

(2f)重复(a)-(e)，得到使用该子信道的每个用户的发射功率p^m和这些 用户的总速率W_l,k＝o^m；

(2g)将所有的(D_j,S_k)组合的功率分配结果计算完，进入步骤三；

步骤3：根据之前步骤结果，对复用模式D2D链路进行子信道分配:

1)根据步骤二中所得的计算结果W_l,k，建立子信道和复用模式D2D链路的 最大权值二分图匹配问题；

2)如图6所示，该问题模型中有两组点组成二分图，分别是子信道和复用 模式D2D链路，两组点内部的任意两点均没有边相连，然而两组点之间的任意 两点均有权值无向边相连。具体而言，每个子信道与所有D2D链路之间均存在 权值无向边，每个D2D链路和所有子信道之间也都存在权值无向边，而所有D2D 链路之间和所有子信道之间不存在任何边；

3)该二分图中，每条边的权值都对应步骤二中一组(D_j,S_k)的总速率值；

4)根据所建立的最大权值二分图匹配模型，该问题可以利用图论中的 Kuhn-Munkres算法进行求解，所得匹配结果就是复用模式D2D链路的子信道分 配结果。

下面结合仿真对本发明的应用效果作详细的描述。

1、仿真条件：

在仿真场景中，采用NOMA技术作为多址接入技术，考虑上行蜂窝网络， 小区半径是500m，高斯白噪声功率谱密度是-174dbm/Hz。系统中子信道数量是 6个，每个子信道是带宽180kHz的子载波；一共有8个蜂窝用户，均匀分布在 小区内，D2D链路也是均匀分布在小区范围内。蜂窝用户和D2D链路的最低速 率门限都是log₂(1+10)bits/s/Hz，最大发射功率都是24dBm。信道模型的路径损 耗参数是4，多径衰落是均值为1的指数分布，阴影衰落是均值为0、方差为8 的对数正态分布。此外，假设基站可以获得所有用户的信道状态信息。

2、仿真内容与结果分析：

仿真1：采用不同的NOMA系统d_f值，改变NOMA系统中每个子信道最多 复用的用户数，展示准复用模式对于系统总速率的影响。

从图7中可以看出，随着d_f增加，系统总速率会明显提升，而且准复用模式 与复用模式相比对系统总速率会有很大的提高。这是因为本发明中所采用的模 式选择策略对每个D2D链路的工作模式进行了较准确的判断；利用了NOMA 系统中D2D链路的准复用模式，抑制了用户间干扰，因此使得频谱资源充分利 用，提高了系统总速率。另外，随着D2D链路越来越多，所提策略的增益越来 越大，可以说明准复用模式适合于密集的蜂窝和D2D混合网络。

仿真2：采用不同的d_f值，展示准复用模式对于D2D链路接入率的影响。

从图8可以看出，具备准复用模式的网络在D2D链路接入率上有较大的增 益，这是因为准复用模式降低干扰的同时，提高了每个D2D链路的新干燥比， 从而保障了用户的最低速率需求，使得用户可以成功接入网络，这对密集的蜂 窝和D2D混合网络极为重要。

仿真3：随着D2D链路长度改变，对所提算法的各个步骤进行仿真，展示 各步骤对于系统总速率的增益。参考图9，除所提算法外，随机模式选择算法是 除了步骤1采用随机策略外，其余步骤与所提算法相同；随机信道分配算法是 除了步骤3采用随机策略外，其余步骤与所提算法相同；完全随机算法是除了 步骤2采用所提算法，其余步骤均采用随机策略。

从图9总可以看出，随着D2D链路增加，所提算法与其他算法相比可以达 到更高的系统总速率。这是因为所提算法的模式选择策略较充分地考虑了用户 间的NOMA同信道干扰和直接干扰，将D2D链路工作在产生干扰较小的资源 使用模式下，获得较大的系统总速率；所提算法的信道分配策略能够较合理地 进行用户和信道间的匹配，最大化系统用户的总速率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种非正交多址接入蜂窝和终端直通密集网络资源管控方法，其特征在于，所述非正交多址接入蜂窝和终端直通密集网络资源管控方法根据D2D链路在准复用模式和复用模式中所产生的干扰，对D2D链路进行资源使用模式选择；利用两阶段效用值，为准复用模式D2D链路进行子信道分配；利用凸优化理论的连续凸近似算法，对各个用户进行功率分配；建立二分图模型，利用最大权值匹配算法为复用模式D2D进行子信道分配；

所述非正交多址接入蜂窝和终端直通密集网络资源管控方法包括以下步骤：

步骤一，对D2D链路分配工作模式并为工作在准复用模式的D2D链路分配子信道；

步骤二，剩余D2D链路工作在复用模式下，计算D2D链路使用每个子信道时的功率分配结果，同时保证密集网络中用户的最低速率；

步骤三，对复用模式D2D链路进行子信道分配；

蜂窝用户、准复用模式D2D链路和复用模式D2D链路在每个子信道的SINR分别表示如下：

其中，

和

分别是对用户i造成NOMA系统同信道干扰的蜂窝用户集合和D2D链路集合；

和

是三者的发射功率，蜂窝用户和D2D链路发射端的最大发射功率分别是；h_i,BS、h_j和h_i,j分别是蜂窝用户或D2D发射端到基站的信道条件、D2D链路的信道条件以及其他发射端到该D2D接收端的信道条件；y_j,k是蜂窝用户使用子信道的指示变量，若C_i占用子信道S_k，则y_j,k＝1，否则y_j,k＝0；同理，s_j,k和x_j,k分别是D2D链路以准复用模式和复用模式使用子信道的指示变量，若D_j以准复用模式占用子信道S_k，则s_j,k＝1，否则s_j,k＝0，若D_j以复用模式占用子信道S_k，则x_j,k＝1，否则x_j,k＝0；N₀是背景噪声功率；

所述步骤一具体包括：

(1)所有用户以最大发射功率进行传输，{s_j,k}和{x_j,k}均等于零，d_f≥2；

(2)计算每个D2D链路D_j使用每个子信道S_k时在准复用模式和复用模式下分别产生的干扰值

和

以及两种模式下的该子信道上用户总速率

和

进行每一对(D_j,S_k)计算时，s_j,k＝1，计算完成后s_j,k＝0；

(3)设置干扰效用值

根据(2)的结果计算所有的干扰效用值；

(4)若所有的

则说明没有D2D链路适合工作在准复用模式进入步骤二；否则，挑选最佳D2D链路和子信道组合(D_j,S_k)：

最佳D2D和子信道组合形成集合

(5)如果

中只有一对(D_j,S_k)，则直接将S_k分配给D_j，并且D_j工作在准复用模式下，进入(7)，否则进入步骤(6)；

(6)如果

中有多对(D_j,S_k)，那么从

中挑选在准复用模式中获得最高速率的(D_j,S_k)：

将S_k分配给D_j，并且D_j以准复用模式接入网络；

(7)更新s_j,k＝1并保存；将D_j从集合

中移除；若S_k已被d_f个蜂窝用户和准复用模式D2D链路占用，则将其从集合

中移除；

(8)重复(2)至(7)，直到所有D2D链路被分配资源或者所有子信道被完全占用；

所述步骤二具体包括：

(a)初始化迭代误差值θ＞0，迭代初始可行点p⁰，初始目标函数值o⁰；

(b)计算每个D2D链路D_l以复用模式使用每个子信道S_k时，子信道所有用户的总速率，将该问题建模成数学优化问题P1：

其中，

和

分别是已被分配了子信道S_k的蜂窝用户集合和准复用模式D2D链路集合，

和

与

和

分别是每个蜂窝用户和D2D链路的最大发射功率以及最低速率门限；

(c)将P1中的对数项展开，如：

得到两个对数函数相减，后一项对数函数进行一阶泰勒展开，得到近似函数：

其中，p是优化变量

和

的向量，p⁰是泰勒公式的初始可行点；

(d)对P1中的每一个对数项进行(b)的操作，将优化问题P1转化为P2：

问题P2是一个可解的优化问题，利用内点法解得第m次迭代的可行解p^m和目标函数值o^m；

(e)将可行解p^m代回问题P2，重复(c)，直到o^m-o^m-1≤θ，进入(f)；

(f)重复(a)-(e)，得到使用该子信道的每个用户的发射功率p^m和这些用户的总速率W_l,k＝o^m；

(6)将所有的(D_j,S_k)组合的功率分配结果计算完，进入步骤三；

所述步骤三具体包括：

1)根据步骤二中所得的计算结果w_l,k，建立子信道和复用模式D2D链路的最大权值二分图匹配问题；

2)有两组点组成二分图，分别是子信道和复用模式D2D链路，两组点的内部的任意两点均没有边相连，然而两组点之间的任意两点均有权值无向边相连；每个子信道与所有D2D链路之间均存在权值无向边，每个D2D链路和所有子信道之间也都存在权值无向边，而所有D2D链路之间和所有子信道之间不存在任何边；

3)二分图中，每条边的权值都对应步骤二中一组(D_j,S_k)的总速率值；

4)根据所建立的最大权值二分图匹配模型，利用图论中的Kuhn-Munkres算法进行求解，所得匹配结果就是复用模式D2D链路的子信道分配结果。

2.一种利用权利要求1所述非正交多址接入蜂窝和终端直通密集网络资源管控方法的蜂窝和D2D混合密集网络。

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