CN110519697A

CN110519697A - 一种基于位置限制和vcg拍卖的d2d用户通信模式选择方法

Info

Publication number: CN110519697A
Application number: CN201910738361.9A
Authority: CN
Inventors: 于银辉; 杨莹; 任嘉鹏; 潘昊
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2019-11-29
Anticipated expiration: 2039-08-09
Also published as: CN110519697B

Abstract

本发明公开了一种基于位置限制和VCG拍卖的D2D用户通信模式选择方法，包括以下步骤：S1.根据GM和HD来确定干扰限制区域：根据预先建立的系统模型内的每个D2D用户与宏用户的相对位置，将所有宏用户进行分组，得到D2D用户能够复用的宏用户集合；其中，系统模型为包括一个受无线服务提供商管理的宏基站、一个以上的宏用户和D2D用户的蜂窝系统模型；S3.进行基于VCG拍卖机制为系统模型内的所有D2D用户选择最佳复用对象。本发明提供了一种基于位置限制和VCG拍卖的D2D用户通信模式选择方法，可以实现为D2D用户选择最优的通信模式，在保证宏用户的D2D用户的QoS的同时，有效提升吞吐量和频谱效率。

Description

一种基于位置限制和VCG拍卖的D2D用户通信模式选择方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，更具体的说是涉及一种基于位置限制和 VCG拍卖的D2D用户通信模式选择方法。

背景技术

随着不断增长的移动设备数量和用户需求，促进着未来移动通信的快速发展，作为第五代通信的关键技术之一的D2D通信技术，即通信网络中近邻设备之间直接交换信息的技术，能够有效提升频谱利用率和系统吞吐量，扩大覆盖范围，降低核心网的流量负荷，使得通信网络结构更为灵活，信息交互更为高效，有助于提升5G通信高速率、高连接数、低时延、高频谱效率等性能指标。

目前D2D通信技术所涉及到的科学技术问题主要包括D2D设备发现与会话建立、资源分配与干扰管理、D2D缓存网络、边缘计算和D2D-MIMO等多种通信网络与通信过程；有关D2D通信技术无线资源管理的研究大多集中在模式选择和干扰管理两个方面。D2D通信的工作模式可以分为三种，分别是蜂窝模式、专用模式和复用模式。不同的D2D通信模式将会带来不同的系统性能，为了取得系统性能的提升，应该选择最佳的D2D通信模式，并且，当 D2D用户共用蜂窝通信用户的无线资源时，相互之间会产生干扰，应该采取有效的干扰控制技术来避免通信系统性能的恶化。

因此，如何设计出一种有效提升系统吞吐量和频谱效率的基于位置限制和VCG拍卖的D2D用户通信模式选择方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于位置限制和VCG拍卖的D2D用户通信模式选择方法，可以实现为D2D用户选择最优的通信模式，在保证宏用户的D2D用户的QoS的同时，有效提升吞吐量和频谱效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于位置限制和VCG 拍卖的D2D用户通信模式选择方法，包括以下步骤：

S1.根据G_M和H_D来确定干扰限制区域：根据预先建立的系统模型内的每个D2D用户与宏用户的相对位置，将所有宏用户进行分组，得到D2D用户能够复用的宏用户集合；

其中，系统模型为包括一个受无线服务提供商管理的宏基站、一个以上的宏用户和D2D用户的蜂窝系统模型；

G_M为复用蜂窝链路资源的D2D用户的发射机到宏基站的信道增益状态信息，H_D为当前宏用户到复用当前宏用户蜂窝链路资源的D2D用户的接收机的信道增益状态信息；

S2.进行基于VCG拍卖机制为系统模型内的所有D2D用户选择最佳复用对象：

S21.为拍卖进行准备：系统模型内的所有D2D用户根据宏用户的信干噪比水平和干扰限制区域筛选出适合复用的宏用户，无线服务提供商创建适合采用复用模式的D2D用户集合，D2D用户集合内的D2D用户作为商品被拍卖，宏用户依次对每个D2D用户进行估价和投标；

S22.无线服务提供商收到全部参加本轮拍卖的宏用户的投标后，宣布拍卖开始，并筛选出有效投标；

S23.无线服务提供商从有效投标中选出出价最高的投标对应的宏用户为本轮拍卖的赢家，并将投标中的第二高价作为本轮拍卖赢家的成交价格；

S24.进行下一轮拍卖，直至所有D2D用户被拍卖完。

优选的，S1具体包括以下内容：

根据宏用户的信干噪比计算方法，得到宏用户的最小信干噪比门限 SINR_Mmin的计算方法，从而得到基站的最大干噪比门限η_DMmax，并根据D2D用户对基站的干噪比η_DM应小于基站的最大干噪比门限η_DMmax的条件，计算得到：

其中，为宏用户与宏基站之间的距离，p_M为，为当前进行复用的D2D用户的发射功率，为复用蜂窝链路资源的D2D用户的发射机到宏基站的信道增益，N₀为噪声；

根据公式(1)得到D2D用户可以复用的宏用户应位于以宏基站为圆心，半径为的圆内。

优选的，S1中还具体包括以下内容：

根据D2D用户接收机的信干噪比计算方法，得到D2D用户接收机的最小信干噪比门限SINR_Dmin的计算方法，得到D2D用户接收机最大噪干比门限η_Dmax，根据宏用户对D2D用户接收机的最大干噪比应小于D2D用户接收机的最大干噪比门限η_Dmax的条件，计算得到：

其中，为宏用户与D2D用户接收机之间的距离，为宏用户的发射功率，为当前宏用户到复用当前宏用户蜂窝链路资源的D2D用户的接收机的信道增益；

根据公式(2)进一步得到D2D用户可以复用的宏用户还应位于以D2D 用户接收机为圆心，为半径的圆外。

优选的，S21具体还包括以下内容：

D2D用户将适合复用的宏用户的代码整合为一个列表；

无线服务提供商收集所有D2D用户的相关信息，创建适合采用复用模式的D2D用户集合X＝{Ω₁,Ω₂,,Ω_K}，其中，Ω＝{0,1}；

宏用户依次对每个D2D用户进行估价和投标；其中，估价为第i个宏用户能够给D2D用户X提供的虚拟速率，记为v_i(x)；并将估价作为投标价格，记为q(x)＝v_i(x)；

优选的，S22中的筛选出有效投标具体包括以下内容：

令r(x)为D2D用户采用蜂窝模式时，宏基站能够提供给D2D用户X的速率，r(x)＝C_MBS(x)＝R'_M；其中，R'_M为未被复用的宏用户的吞吐量；

C(x)高于r(x)的宏用户的投标筛选为有效投标。

优选的，把D2D用户x拍卖给第i个宏用户后，则无线服务提供商得到的收益为：

z_WSP(x)＝p_i(x)-r(x) (3)

无线服务提供商能得到的总收益为：

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于位置限制和VCG拍卖的D2D用户通信模式选择方法，首先，本发明中根据宏用户的信干噪比和D2D用户接收机的信干噪比，确定了D2D用户可以服用的宏用户的干扰限制区域，其中仅需复用在范围内和范围外的宏用户的频谱资源，就可以满足自身QoS的需求同时也能保证所复用的宏用户的QoS，其次，本发明在确定干扰限制区域的过程中只需要知道G_M和H_D两部分的信道增益即可，并不需要知道全局的信道增益，大大减少了宏基站的控制开销。

更重要的是，本发明还采用VCG拍卖机制来将D2D用户通信模式选择设计为一个单物品的前向拍卖过程，所采用的拍卖模型是第二价格密封拍卖模型，能够有效保证每对D2D用户不能被拍卖给多个宏用户，仅能被拍卖给一个宏用户，保证了D2D用户对通信模式的选择过程有序进行，能够显著改善D2D用户性能，提高系统的吞吐量，提高频谱利用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的系统模型示意图；

图2附图为本发明提供的D2D用户通信模式选择算法的用户分布图；

图3附图为本发明提供的以10个宏用户和5对D2D用户为例进行拍卖的最终拍卖结果图；

图4附图为本发明提供的宏基站和D2D用户吞吐量与D2D用户对个数的关系图；

图5附图为本发明提供的系统吞吐量与D2D用户个数的关系图；

图6附图为本发明提供的宏基站和D2D用户收益的对比图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种基于位置限制和VCG拍卖的D2D用户通信模式选择方法，具体步骤如下：

S1.建立系统模型，建立一个蜂窝系统内只有一个受无线服务提供商(WSP)管理的宏基站(MBS)和多个宏用户(MUE)和D2D用户的系统模型，如图1所示。假设该蜂窝系统中可供使用的上行频谱资源共有M个，宏基站位于小区中心，其周围随机分布着N个宏用户，分别以正交的方式复用 N个上行频谱资源(N＜M)，记作MUEi，i＝1,2,3，…K；该蜂窝系统中也存在着K对D2D用户，这些D2D用户对可以复用任意K个上行频谱资源进行D2D 通信(K＜M)，记作D2Dj，j＝1,2,3，…K。

D2D用户复用频谱资源时会对使用同一信道的宏用户产生干扰，此时宏用户和D2D用户的信干噪比(SINR)可用公式(1)和公式(2)表示，频谱资源没有被复用的宏用户的信干噪比可用公式(3)表示：

其中，MUE i的发射功率记为D2Dj的发射功率记为将MUE i 到基站的信道增益记为复用蜂窝链路资源i的D2Dj的发射机到基站的信道增益记为MUEi到复用其蜂窝链路资源的D2Dj的接收机的信道增益记为D2Dj的发射机到接收机的信道增益记为

根据香农公式，宏用户和D2D用户的吞吐量分别为：

S2.确定位置限制区域，从图1可知，当D2D用户复用某宏用户频谱资源时，宏用户发送给宏基站的信号会对同频段的D2D用户接收端造成干扰，基站也会受到该D2D用户发射端的干扰。所以，为了满足D2D用户的QoS需求，在D2D用户复用之后，也能保证所复用的MUE的QoS，本专利根据每个D2D用户与系统内MUE的相对位置，将所有MUE进行分组，得到D2D 用户能够复用的MUE集合。

(1)根据宏用户的信干噪比，确定D2D用户可以复用的MUE的范围。

(2)宏用户的信干噪比应该大于等于信干噪比门限值SINR_Mmin，由公式(1) 和(3)可知，因为D2D用户对基站的干扰所以只要满足也就可以满足下面为了阅读方便将简写为SINR_M。根据公式(1)，当MBS接收到的有用信号最小而干扰信号最大时信干噪比最小，可得到最小信干噪比门限表示为：

其中n为路径损耗指数，η_DM为MBS接收到的干噪比，表示为则η_DMmax为最大干噪比门限，表示式为：

在已知D2Dj的发射功率和到基站的距离的情况下，要保证D2Dj对基站的干扰小于最大干扰门限，即η_DM≤η_DMmax，通过计算可得：

根据公式(9)可得到D2D用户可以复用的MUE的范围，规定可复用的 MUE到基站的距离小于等于即MUE应位于以MBS为圆心，为半径的圆内。当某对D2D用户复用此范围内MUE的频谱资源时，才能在满足 D2D用户QoS需求的同时，也可以保证所复用的MUE的QoS；而当D2D用户复用此范围外MUE的频谱资源时，由于MUE距离基站较远，又受到了D2D用户复用干扰，使其信干噪比低于门限值，无法保证通信质量，同时也会降低系统吞吐量。

(2)根据D2D接收机的信干噪比，进一步确定D2D用户可以复用的 MUE的范围。

根据公式(2)可知D2Dj接收机处的信干噪比，该值也应该大于等于信干噪比门限值SINR_Dmin，即同公式(7)可以得到D2Dj接收机最大噪干比门限为：

已知D2Dj接收机接收到的干扰为其中为MUE到D2Dj接收机的信道增益，MUE距离D2Dj接收机的位置越远，路径损耗便越大，相反距离越近，路径损耗越小，则MUE对D2Dj接收机的最大干扰便可表示为：

因为要求干扰小于最大干扰门限，即将公式(10)和公式 (11)带入计算得到：

根据公式(12)进一步得到了D2D用户可以复用的MUE的范围，规定可复用的MUE到D2Dj接收机的距离大于等于即MUE应当位于以D2Dj 接收机为圆心，为半径的圆外。当某对D2D用户复用此范围内的 MUE频谱资源时，能够满足D2D用户的QoS需求；而当D2D用户复用此范围外的MUE频谱资源时，则会因为MUE距离D2D接收机太近而对其产生较大干扰，使其信干噪比低于门限值。

综上所述，D2D用户只要复用在范围内并且在范围外的宏用户的频谱资源，就可以满足自身QoS的需求，同时也能保证所复用的宏用户的QoS。结果如图1所示，两个干扰限制区域分别表示为区域Z1以内和区域 Z2以外。此外，因为在为D2D用户分配资源时，蜂窝网络的频率复用情况已经确定，所以根据公式(9)和(12)可知，想要确定干扰限制区域只需要知道G_M与 H_D这两部分的信道状态信息(Channel State Information,CSI)即可，并不需要知道全局CSI，因此很大程度上减少基站的控制开销。

S3.基于VCG拍卖的D2D用户拍卖，在确定一对D2D用户的干扰限制区域Z1与Z2之后，便能确定该D2D用户可复用的MUE集合。假设可复用的 MUE集合内元素个数为Y，如果(0＜Y≤N)，则D2D用户可以采用复用模式，从MUE集合中选取最优的频谱资源进行复用；如果Y＝0，则D2D用户没有合适的MUE进行复用，只能在剩余(M-N)个信道上采用蜂窝模式进行通信。

S4.设计D2D用户拍卖方案，本专利把从MUE集合中挑选出能为D2D 用户提供最高速率的MUE的过程设计成一个单物品的前向拍卖过程，设计拍卖的主要思想如下：

无线服务提供商作为拍卖方和卖家，D2D用户作为商品，宏用户作为竞拍者或者买家。所有D2D用户测量蜂窝网络内的宏用户的信干噪比(SINR) 水平，并根据干扰限制区域筛选出适合复用的宏用户的代码的一个列表。无线服务提供商把所有D2D用户的相关信息收集起来，把更适合采用复用模式而不是采用蜂窝模式的D2D用户创建一个用户集合，作为拍卖的商品。

令X＝{Ω₁,Ω₂,,Ω_K}代表参加拍卖法的D2D用户的集合，这里Ω＝{0,1}。令代表第i个参加拍卖的宏用户为一对D2D用户决定出价的函数，用此函数来确定一对D2D用户的价值。在这个拍卖模型中，设第i个宏用户能够给D2D用户x提供的虚拟速率等于v_i(x)，则定义虚拟速率为：

v_i(x)＝C_i(x) (13)

其中C(x)＝R_D是当D2D用户选择复用模式时，第i个宏用户能够给D2D 用户x提供的速率。

令表示无线服务提供商为一对D2D用户决定售价的函数。只有宏用户所出的投标价格大于r(x)的投标才能算作是有效投标，与v_i(x)的设计相似，r(x)等于D2D用户采用蜂窝模式时，MBS能够提供给D2D用户x的速率，即：

r(x)＝C_MBS(x)＝R'_M (14)

把从MUE集合中挑选出能为D2D用户提供最高速率的MUE的过程设计成一个单物品的前向拍卖过程，所采用的拍卖模型是第二价格密封拍卖，即 VCG拍卖。因为第二价格密封拍卖属于单物品拍卖，所以能够保证每对D2D 用户不能被拍卖给多个宏用户，只能被拍卖给一个宏用户；同时VCG拍卖具有真实性，因此宏用户更愿意把对商品的真实估价作为投标价格，即 q(x)＝v_i(x)。此外，第二价格密封拍卖是以次高价，即第二个最高价格作为成交价格，也就是说如果第i个宏用户出价最高，赢得竞拍，但该宏用户并不需要以自身的投标价格q(x)作为成交价格购买D2D用户，而是以所有投标价格中的第二高价格p_i(x)作为成交价格购买D2D用户，所以r(x)≤p_i(x)≤q(x)。

而在现实中，如果宏用户赢得了竞拍，不是像理论中所说的以第二高价格p_i(x)购买对应的D2D用户，而是无线服务提供商给宏用户一些利润分成。分成的公式计算如下：

z_i(x)＝q(x)-p_i(x) (15)

显然z_i(x)≥0。并且VCG拍卖机制对无线服务提供商来说也是可以获益的，因为获胜的投标价格都是高于无线服务提供商的售价r(x)，即q(x)＝v_i(x)＞r(x)。把D2D用户x拍卖给第i个宏用户后，则无线服务提供商将得到的收益为：

z_WSP(x)＝p_i(x)-r(x) (16)

由r(x)≤p_i(x)≤q(x)可知Z_WSP≥0。因此无线服务提供商能得到的总收益为：

具体的D2D用户拍卖过程如下：

1、在拍卖准备阶段，所有D2D用户测量蜂窝网络内的宏用户的信干噪比水平，并根据干扰限制区域筛选出适合复用的宏用户，将他们的代码做成一个列表。无线服务运营商把所有D2D用户的相关信息收集起来，把更适合采用复用模式而不是采用蜂窝模式的D2D用户创建一个用户集合，作为拍卖的商品，并按照顺序选取一个D2D用户进行拍卖；无线服务提供商把这个 D2D用户的相关信息发送给各宏用户，然后每个宏用户对该D2D用户进行估价、进行投标。需要明确的是每个宏用户可以对多对D2D用户进行竞拍，但是只要在某一轮拍卖中获胜，就需要退出拍卖，即每个宏用户只能赢得一对 D2D用户。

2、在无线服务运营商收到全部想参加本轮拍卖的宏用户的投标之后，宣布拍卖开始。因为VCG拍卖具有封闭性，所以所有的买家都不知道其他买家的投标状况。无线服务提供商计算出该D2D用户售价后，以此为标准从所有投标中筛选出有效投标。

3、在确定了有效投标后，无线服务提供商从中选出价格最高的投标，对应的宏用户即为本轮拍卖的赢家。

4、然后，无线服务提供商计算出投标中第二高价作为本轮拍卖赢家的成交价格。

5、拍卖以上述方式继续进行下一轮，直到所有D2D用户都被拍卖完。每拍卖完一个D2D用户，该D2D用户就被允许复用拍卖赢家对应的宏用户的频谱资源，即其通信模式可以从蜂窝模式转换成复用模式。

本发明采用3GPP标准中规定的路径损耗模型，宏用户/D2D用户到宏基站的路损：pathloss＝15.3+37.6log(d)，D2D间链路的路损：pathloss＝56.16+40log(d)；其中，d是用户间或者用户到基站的间距，单位为m。其他系统仿真参数如表 1所示。

表1系统仿真参数

D2D用户一般都处于蜂窝小区边缘，也有高传输速率的需求，因此拍卖的最终结果也应是在保证宏用户的通信质量的前提下，将D2D用户拍卖给能给其提供最大的传输速率的宏用户，从而实现为D2D用户选择最优的通信模式。

图2是本章所提出的D2D用户通信模式选择算法的用户分布图，在小区内随机分布10个MUE，分别正交复用10个蜂窝频谱资源，加入一对D2D 用户，并以该D2D用户为例进行位置限制，可以看到M2和M4处于Z1范围外，如果其资源被D2D用户复用就会受到较大干扰而使自身信干噪比低于门限值；并且没有用户处在Z2范围内，所以满足位置限制条件的宏用户有M1、 M3、M5、M6、M7、M8、M9和M10，只有D2D用户复用这些宏用户时，才能同时保证宏用户和D2D用户的信干噪比。

图3是以10个宏用户和5对D2D用户为例进行拍卖的最终拍卖结果图，横坐标从1到5代表了5对D2D用户，纵坐标从1到10代表了10个宏用户的序号，其中0代表宏基站；图中的“*”表示最终拍卖结果的对应关系。图4 是宏基站和D2D用户吞吐量与D2D用户对个数的关系图，实验中设宏用户数量为30，D2D用户数量从5对增加到30对，仿真结果取10000次蒙特卡洛方法结果的平均值；可以看到D2D用户一般都处于蜂窝小区边缘，拍卖前采用蜂窝模式，宏基站给D2D用户提供的速率较低，随着拍卖的进行，被拍卖出去的D2D用户能够复用宏用户的频谱资源，获得更高的数据速率，所以 D2D用户吞吐量有明显的增长。与此同时，随着D2D用户数量增多，宏用户被复用的数量也增多，受到的D2D干扰增大，所以整体宏用户吞吐量有所减小。

图5是系统吞吐量与D2D用户个数的关系图，可以看到本章所提算法在系统吞吐量方面的提升也是显著的，并且系统吞吐量始终高于随机分配算法；为了保证蜂窝网络的信干噪比，本算法会根据位置限制条件剔除不符合条件的D2D用户，从而使宏用户吞吐量不像随机分配算法一样持续减小。综合图 4和图5可以看出，相比于随机分配算法本章所提算法在D2D用户吞吐量方面提升了40％，在宏基站用户吞吐量方面下降4％，在系统所有用户吞吐量方面提升了14％。可见，该方案能够实现为D2D选择最优的通信模式，并显著提升D2D用户性能。

图6是宏基站和D2D用户收益的对比图，由前文可知，VCG拍卖是对买卖双方都有利可图的一种拍卖机制，从图中可以看到，经过拍卖后，宏基站和D2D用户都获得了一定的收益，符合拍卖的真实性。

综上所述，为了为D2D用户选择最优的通信模式，本专利针对存在D2D 用户的异构蜂窝网，提出了一种基于位置限制和VCG拍卖的D2D用户通信模式选择方案；首先根据MUE和D2D接收机的信干噪比确定位置限制区域，然后当得到D2D用户可复用的MUE集合后，利用VCG拍卖为D2D用户选择最佳复用对象。仿真结果表明本专利所提算法能够为D2D用户选择最优的通信模式，显著改善D2D用户性能，提高系统的吞吐量，提高频谱利用效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种基于位置限制和VCG拍卖的D2D用户通信模式选择方法，其特征在于，包括以下步骤：

S24.进行下一轮拍卖，直至所有D2D用户被拍卖完。

2.根据权利要求1所述的一种基于位置限制和VCG拍卖的D2D用户通信模式选择方法，其特征在于，S1具体包括以下内容：

根据宏用户的信干噪比计算方法，得到宏用户的最小信干噪比门限SINR_Mmin的计算方法，从而得到基站的最大干噪比门限η_DMmax，并根据D2D用户对基站的干噪比η_DM应小于基站的最大干噪比门限η_DMmax的条件，计算得到：

其中，为宏用户与宏基站之间的距离，p_M为宏用户的发射功率，为当前进行复用的D2D用户的发射功率，为复用蜂窝链路资源的D2D用户的发射机到宏基站的信道增益，N₀为噪声；

3.根据权利要求2所述的一种基于位置限制和VCG拍卖的D2D用户通信模式选择方法，其特征在于，S1中还具体包括以下内容：

根据D2D用户接收机的信干噪比计算方法，得到D2D用户接收机的最小信干噪比门限SINR_Dmin的计算方法，得到D2D用户接收机最大干噪比门限η_Dmax，根据宏用户对D2D用户接收机的最大干噪比应小于D2D用户接收机的最大干噪比门限η_Dmax的条件，计算得到：

根据公式(2)进一步得到D2D用户可以复用的宏用户还应位于以D2D用户接收机为圆心，为半径的圆外。

4.根据权利要求1所述的一种基于位置限制和VCG拍卖的D2D用户通信模式选择方法，其特征在于，S21具体还包括以下内容：

D2D用户将适合复用的宏用户的代码整合为一个列表；

无线服务提供商收集所有D2D用户的相关信息，创建适合采用复用模式的D2D用户集合X＝{Ω₁,Ω₂,…,Ω_K}，其中，Ω＝{0,1}；

宏用户依次对每个D2D用户进行估价和投标；其中，估价为第i个宏用户能够给D2D用户X提供的虚拟速率，记为v_i(x)；并将估价作为投标价格，记为q(x)＝v_i(x)。

5.根据权利要求4所述的一种基于位置限制和VCG拍卖的D2D用户通信模式选择方法，其特征在于，S22中的筛选出有效投标具体包括以下内容：

令r(x)为D2D用户采用蜂窝模式时，宏基站能够提供给D2D用户X的速率，r(x)＝R'_M；其中，R'_M为未被复用的宏用户的吞吐量；

C(x)高于r(x)的宏用户的投标筛选为有效投标。

6.根据权利要求5所述的一种基于位置限制和VCG拍卖的D2D用户通信模式选择方法，其特征在于，

把D2D用户x拍卖给第i个宏用户后，则无线服务提供商得到的收益为：

z_WSP(x)＝p_i(x)-r(x) (3)

无线服务提供商能得到的总收益为：