面向社交意识D2D通信网络资源分配

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1、学校代码10701学号1501120247分类号TN92密级公开西安电子科技大学硕士学位论文面向社交意识D2D通信网络资源分配作者姓名：肖佳一级学科：信息与通信工程二级学科：通信与信息系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：杨春刚副教授学院：通信工程学院提交日期：2018年6月Social-AwareD2DCommunicationNetworksResourceAllocationAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMast

2、erinCommunicationsandInformationSystemsByXiaoJiaSupervisor:YangChunGangTitle:AssociateProfessorJune2018摘要摘要终端直通技术（DevicetoDevice,D2D）作为第五代移动通信技术中解决千倍容量增长需求的关键技术之一，可为海量终端提供多样化近距离服务。然而，D2D带来潜在性能增益的同时，也面临诸多技术挑战。一方面，由于D2D通信系统复用蜂窝系统的频谱资源，引入复杂的干扰问题；另一方面，为应对海量移动数据流量，需要进一步保证和提高用户服务质量。终端设备往往

3、由人携带和操作，间接地具有一定的社交网络特性，可用于增强D2D通信系统性能。因此，本文首先研究了面向社交意识的联合用户匹配和资源分配问题；进而，研究了面向社交意识的海量D2D分簇问题。旨在低开销前提下，建立稳定、高效的用户连接，改善用户服务质量和系统性能。主要研究内容概述如下：1.本文总结了现有D2D通信技术中的优势和挑战，介绍了社交网络和博弈理论的相关特征，并进一步阐述了现有面向社交网络的D2D研究，为后续研究奠定了理论基础。2.本文针对现有终端直通过程中传输效率低、干扰严重等问题，基于博弈理论，提出了面向社交意识的联合用户匹配和资源分配算法（JointUs

4、erpairsandResourceAllocationalgorithm,JURA）。一方面，本文设计了兼顾联系度、兴趣相似度、社交信任性和物理距离的社交关系表征函数。另一方面，基于匹配博弈理论提出JURA算法，利用D2D用户间社交关系，选择合适的D2D用户，形成稳定、高效的D2D用户对；进而，基于重叠联盟博弈理论，利用D2D对间的接收信号强度，形成D2D对联盟。在保证蜂窝用户的服务质量的前提下，通过联盟内D2D对间频谱资源的进一步共享，最大化频谱利用率。3.本文针对D2D大规模部署场景下信令开销大等问题，面向社交意识研究了海量D2D分簇问题，提出了兼顾效用

5、和开销的分布式联盟博弈分簇算法（CoalitionGameClusteringalgorithm,CGC）。在低信令开销前提下，最大化用户效用。4.本文利用Matlab工具对论文算法和现有算法分别进行仿真对比。仿真结果表明，本文提出的JURA算法相比于基于物理距离的频谱共享算法和非频谱共享算法，平均用户效用分别提升了约57%和95%。本文提出的CGC算法相比于基于距离的合作算法和基于社交关系的非合作算法，平均用户效用分别提升了约19.3%和98%。关键词：分簇，联盟博弈，终端直通技术，匹配博弈，资源分配，用户配对IABSTRACTABSTRACTAsoneof

6、thekeytechnologiesforsolvingthecellularnetworkcapacityprobleminthe5th-generation,devicetodevice(D2D)technologycanprovideavarietyofservicesforthemassiveterminals.However,whileD2Dtechnologybringspotentialperformancegains,italsoencountersmanytechnicalchallenges.Ononehand,duetotheD2Dcom

7、municationsystemsreusethespectrumresourcesofthecellularsystems,thecomplexinterferenceproblemisintroduced;ontheotherhand,inordertocopewiththemassivedatatraffic,itisnecessarytofurtherguaranteeandimprovethequalityofservice(QoS).Theterminaldeviceisoftencarriedandoperatedbyhumansandhasso

8、mesocialnetworkchar