基于加权二部图及贪婪策略的蜂窝网络D2D通信资源分配

来源：电子与信息学报杂志2023年第3期北京时间：

作者：申滨, 孙万平, 张楠, 崔太平

单位：重庆邮电大学通信与信息工程学院 重庆 400065

摘要：D2D(Device-to-Device)通信是解决频谱资源稀缺问题的关键技术之一。该文研究蜂窝网络中“many-to-many”的复杂场景，即单个RB(Resource Block)可以分配给多对D2D用户重用，并且允许单个D2D用户对使用多个RB，其中D2D用户对数量远多于蜂窝用户设备(Cellular User Equipment, CUE)数量和RB数量。考虑CUE对资源使用具有更高优先级，将此优化问题分解为蜂窝用户资源分配和D2D用户资源重用两个阶段。在第1阶段，提出基于公平性的循环二部图匹配(Fairness-based Circular Bipartite Graph Matching, FCBGM)算法，将现有的RB分配给所有CUE，以最大化蜂窝用户和速率。在第2阶段，分别提出基于二部图的资源重用(Bipartite Graph-based Resource Reuse, BGRR)算法和基于贪婪策略的资源重用(Greedy-based Resource Reuse, GRR)算法，目标是将已经分配给CUE的RB再次分配给D2D用户重用，以最大化系统和速率，同时确保CUE的基本速率需求。仿真结果表明，在D2D用户对数量远大于CUE数量和RB数量的情况下，与现有典型算法相比，所提算法能够有效提高系统和速率，增加D2D接入率，同时兼顾用户公平性和服务质量需求。

关键词：D2D通信, 资源分配, 加权二部图, 蜂窝网络

基金资助：国家自然科学基金(62071078)