CN104717755B - 一种蜂窝网络中引入d2d技术的下行频谱资源分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蜂窝网络中引入D2D技术的下行频谱资源分配方法，包括如下步骤：(1)在下行时隙，利用蜂窝用户的干扰受限区域(Interference Limited Area,ILA)来减小D2D用户对蜂窝用户的干扰，从而保证蜂窝用户的正常通信；(2)以***中蜂窝链路和D2D链路的和容量最大化为目标对D2D通信链路分配频谱资源；(3)当不同的D2D链路分配到相同的频谱资源时，基站为避免D2D链路之间的相互干扰，采用一种启发式优化算法对分配到相同频谱资源的D2D链路进行频谱资源的再分配。

Description

一种蜂窝网络中引入D2D技术的下行频谱资源分配方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种蜂窝网络中引入D2D技术的频谱资源分配方法。

背景技术

随着移动通信的发展，第三代移动通信已经商用。业界正投入更多的努力到下一代无线通信网络的发展中，例如3GPP的长期演进(LTE/LTE-A)。LTE-A作为***移动通信***IMT-Advanced的候选标准之一，在一定程度上满足了IMT-A提出的兼容性、峰值传输速率以及频谱效率的要求。与此同时，无线蜂窝通信网络的高速率、大容量以及更高的服务质量(QoS)已是必然趋势，如何更有效地使用有限的带宽资源实现无线宽带化显得尤为重要。尤其是当前移动互联网中迅猛发展的本地业务，例如视频/音乐分享，也迫切需要在现有蜂窝网中引入新的技术来支持。传统的蜂窝移动通信网络都是集中式控制的，即两个终端设备相邻很近，终端设备之间的通信仍须通过基站进行，即在一定场景下其资源使用效率并不高。

为了提高频谱资源使用效率，降低蜂窝网的负载，获得更高的***容量，蜂窝网络下的终端直通(Device-to-Device communication，D2D)技术研究日益受到重视。在基站控制下D2D链路的终端之间的通信有两种模式，一种是传统的通信模式，另一种是终端之间直接进行数据通信，从而降低空口资源的占用，提高***吞吐率。同时由于终端之间直通,不需要经过基站转发，可以减少通信延时。另外D2D终端之间进行短距离通信，发送功率较传统通信要低，又可以节省终端能量。

终端直通技术的应用场景多为本地服务的类型，比如数据多播业务和本地文件共享业务。在多播数据业务中，服务的提供者、组织者，可以利用D2D通信技术，向参与者发送相同的数据内容，即时可靠地完成服务。此外，D2D技术可提供的业务还包括移动状态中的多人协作游戏、移动广告业务、交友业务、车辆间通信、移动中继等。

与可以支持相似业务(未授权频段的WLAN、蓝牙)相比，蜂窝通信***中的D2D通信在基站的控制下，使用基站分配的授权频带资源，基站可以控制***干扰水平以获得更高的数据率，同时无需像在WLAN及蓝牙中那样进行繁琐的手动配对以及接入点设置，从而改善用户体验，便于业务推广。

目前对于引入D2D通信的蜂窝***的下行频谱资源分配问题的研究，通常采用的一种方法是分别计算D2D通信链路在三种不同通信模式下使用不同频谱资源的***容量，对三种模式下的***容量的大小进行比较，选择容量最大的作为通信模式，同时给D2D通信链路分配使容量达到最大的频谱资源。另外一种方法是将蜂窝小区内的频谱资源按照位置划分成两个部分，小区中心频谱和小区边缘频谱。例如，当D2D通信链路位于蜂窝小区边缘时，分配边缘频谱给D2D链路复用；相反，当D2D通信链路位于蜂窝小区内部时，分配中心频谱给D2D链路复用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蜂窝网络中引入D2D技术的下行频谱资源分配方法，在保证被复用频谱资源的蜂窝用户正常通信的同时，为D2D链路分配下行频谱资源，该方法能够有效的减小蜂窝链路和D2D链路之间的相互干扰，提升***的容量。本发明有效的提高了实际操作性，同时信令简单、复杂度低，降低了***开销。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。

一种蜂窝网络中引入D2D技术的下行频谱资源分配方法，具体步骤为：(1)建立D2D通信链路，假定：D2D链路发射端D_T在通信的过程中采用恒定的发射功率P_D传输信息，且D2D用户与蜂窝用户之间的信道只考虑大尺度衰落效应；如果距离D_T较近的蜂窝用户的频谱资源被D2D链路复用时，用户D_T对蜂窝用户的干扰I_DC超过蜂窝用户所能承受干扰门限值，当蜂窝用户与D_T的距离超过某个长度值时，蜂窝用户接收的干扰I_DC低于干扰门限值；(2)在下行时隙，D2D链路复用蜂窝链路的频谱资源，D2D用户对蜂窝用户产生干扰，利用蜂窝用户的干扰受限区域减小D2D用户对蜂窝用户的干扰，从而保证蜂窝用户的正常通信；(3)以蜂窝链路和D2D链路之和容量最大化为目标对D2D通信链路分配频谱资源；(4)当不同的D2D链路分配到相同的频谱资源时，对分配到相同频谱资源的D2D链路进行频谱资源的再分配。

作为本发明的优选实施例，所述步骤(2)中，基站利用D2D用户的发射功率以及路径损耗模型计算出蜂窝用户的干扰受限区域，干扰受限区域内的蜂窝用户的频谱资源不能够被D2D用户复用，所述干扰受限区域的圆心为D2D发射端D_T，半径为：其中，P_D为D2D用户恒定的发射功率，c为路径损耗系数，N₀为噪声功率，δ_c为蜂窝用户接收到的干扰噪声比的门限值。

作为本发明的优选实施例，所述步骤(3)的具体步骤为：首先，在下行频谱复用模式下，计算蜂窝用户和D2D用户的信干燥比和然后根据对应的信干燥比，计算得到相应链路的容量和最后以蜂窝链路和D2D链路的容量之和最大化为目标进行资源分配，其中，以蜂窝链路和D2D链路的容量之和最大化以公式表示，同时须满足蜂窝链路和D2D链路能够正常通信且一条D2D链路最多只能复用一条蜂窝链路的频谱资源。

作为本发明的优选实施例，对蜂窝链路和D2D链路的容量之和最大化进行求解的方法为：首先将公式简化为：其中，α_i为D2D用户复用蜂窝用户的资源，为基站与D2D用户之间的信道系数，P_B为基站的发送功率，L_BD为基站与D2D用户的链路距离，α为路径损耗指数，为干扰受限区域内的蜂窝用户占用的频谱资源；资源分配的结果的求解结果如下表示：其中，i^*为最优资源标号；由于基站可以获取与之连接的所有信道的信道信息，因此，基站得到D2D链路复用不同频谱资源时的信道系数，以频谱信道系数最小的频谱资源分配给D2D链路。

作为本发明的优选实施例，步骤(4)的具体步骤为：当出现m条D2D链路分配到同一资源i^*的情况时，采用以下方法对频谱资源进行再一次分配，保证m条D2D链路能够正常通信，其中，m≥2；(4.1)由于m‐s条互不干扰的D2D链路可以继续使用频谱资源i^*，因此，再次分配的过程用下式表示：其中，_j表示D2D链路的序号，β_i,j∈{0，1}，β_i,j＝1表示序号为j的D2D链路复用标号为i的频谱资源；同时需满足基站为S条相互干扰的D2D链路再分配频谱资源后能够正常通信，且一条D2D链路最多复用一条蜂窝链路资源，同时保证了相互干扰的D2D链路不使用相同的频谱资源；(4.2)对步骤(4.1)中的公式求解，即得频谱资源再分配的结果。

作为本发明的优选实施例，步骤(4.2)的求解方法为：基站对m条分配到相同频谱资源的D2D链路进行资源再分配，基站利用获取的基站与D2D链路的接收端的信道信息判断每块频谱资源上的干扰情况，进而判断对于不同D2D链路性能的优劣，利用已知信息进行资源调度。

作为本发明的优选实施例，步骤(4.2)的具体求解方法为：(4.2.1)基站将获取的基站与s条相互干扰的D2D链路的接收端之间的信道信息i∈{1,…,n}，j∈{1,…,s}从小到大进行排序，即得到一个s×n的信道系数矩阵，该矩阵的每一行都是基站到D2D链路接收端的信道系数从小到大排列的；(4.2.2)假定第u条D2D链路分配到了i^*频谱资源且受到其他分配到i^*频谱资源的D2D链路的干扰，其中，i^*表示矩阵中[u,1]的频谱资源，则第u条D2D链路不能使用[u,1]资源，此时为其预分配频谱资源[u,2]，然后判断该频谱资源[u,2]是否能保证基站为S条相互干扰的D2D链路再分配频谱资源后能够正常通信，如果满足，进入步骤(4.2.3)，如果不满足，结束频谱资源分配；(4.2.3)判断：(1)频谱资源[u,2]是否被m条之外的D2D链路依据信道系数最小选作最优频谱资源；(2)判断频谱资源[u,2]是否与[j,2]，j∈{1,…,s}，j≠u是相同的频谱资源；如果条件(1)和条件(2)均是否，则将频谱资源[u,2]分配给第u条D2D链路，如果条件(1)为是，则基站判断频谱资源，重复步骤(4.2.1)至步骤(4.2.3)，直至给第u条D2D链路分配到满足限制条件的频谱资源；如果条件(1)为否且条件(2)为是，则，基站根据信道系数的大小关系进行资源分配。

作为本发明的优选实施例，步骤(4.2.3)中，基站根据信道系数的大小关系进行资源分配的方法为：若则基站分配频谱资源[u,2]给第u条D2D链路；若基站判断频谱资源[u,3]，重复步骤(4.2.1)至步骤(4.2.3)，直到给第u条D2D链路分配到满足限制条件的资源。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明针对蜂窝网络中存在的多对D2D用户通信的场景，提出一种简D2D用户复用蜂窝用户下行频谱资源的方法，使D2D用户通过共享频谱资源进行通信。本发明方法利用蜂窝用户的干扰受限区域协调减小D2D用户对蜂窝用户的干扰，通过优化被复用频谱资源的蜂窝链路和D2D链路的和容量进行资源分配，最后对分配到相同频谱资源的D2D链路进行频谱资源的再分配。本方法可以有效的减小蜂窝链路与D2D链路之间的相互干扰，提升***频谱效率。同时，本方法对于当蜂窝小区中D2D用户对的数量增加时，算法复杂度相对较低。

附图说明

图1是本发明方法所应用的场景实例；

图2是不同资源分配方案下D2D用户之间距离不同时***容量对比图；

图3是不同资源分配方案下D2D链路发射端功率不同时***容量对比图；

图4是不同资源分配方案下干扰受限区域不同时D2D链路对蜂窝链路产生的干扰的对比图；

图5(a)是不同资源分配方案下D2D用户对蜂窝用户产生的干扰的CDF曲线；

图5(b)是不同资源分配方案下基站对D2D用户产生的干扰的CDF曲线；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

为了便于理解，本发明以LTE-A***下的D2D通信网络为例，来说明在蜂窝网络引入D2D技术。

下面结合仿真和附图对本发明做详细描述。具体包括以下步骤：步骤(1)：干扰受限区域(ILA)的确定

在***模型图1中，用户D_T与D_R之间建立D2D通信链路，CUE₁，CUE₂，……，CUE_n为蜂窝用户，基站BS为D2D链路分配下行频谱资源，根据3GPP TR25.913定义的LTE***需求指标，单个小区占用***带宽为20MHz，每个蜂窝用户占用t个基本资源块(180KHz)(t＝1,2,3,...,n)。假设D2D链路发射端D_T在通信的过程中采用恒定的发射功率P_D传输信息，且D2D用户与蜂窝用户之间的信道只考虑大尺度衰落效应。如果距离D_T较近的蜂窝用户的频谱资源被D2D链路复用时，则用户D_T对蜂窝用户的干扰I_DC会超过蜂窝用户所能承受干扰门限值，那么当蜂窝用户与D_T的距离超过某个长度值时，蜂窝用户接收的干扰I_DC会则低于干扰门限值。

为了保证D2D用户对蜂窝用户干扰值在可以接受的范围内，蜂窝用户接收到的干扰值需要满足下面的条件：

其中，δ_c表示蜂窝用户接收到的干扰噪声比的门限值，当干扰噪声比大于此门限值时则蜂窝用户不能进行正常通信，反之则可以；N₀表示噪声功率。

由D2D用户与蜂窝用户之间的信道只考虑大尺度衰落效应，可以得到

I_DC＝P_D·c·(L_DC)^-α (2)

其中，c表示路径损耗系数，L_DC表示D_T到蜂窝用户的距离。

将公式(2)代入到公式(1)可以得到D2D发射端所确定的干扰区域的干扰半径为

以D2D发射端D_T为圆心，以L_th为半径的圆形区域即为蜂窝用户干扰受限区域，此区域内的蜂窝用户占用的频谱资源不能分配给D2D通信链路复用。

步骤(2)：选择最优资源进行分配

在下行频谱复用模式下，可以得到蜂窝用户和D2D用户的信干噪比为和

其中，P_B表示基站的发送功率，P_D表示与第i个蜂窝用户复用相同频谱资源的D2D链路发送端的信号发送功率，表示第i个蜂窝用户与基站之间的信道系数，表示基站与D2D用户之间的信道系数，表示D2D用户与蜂窝用户之间的信道系数，h_D表示D2D通信链路的信道系数，表示第i个蜂窝用户与基站之间的距离，L_BD表示基站与D2D用户的链路距离，ρ表示D2D链路的发射端与接收端之间的距离，α表示路径损耗指数，N₀表示高斯白噪声功率。

根据链路的信干噪比，利用香农信道容量公式，可以得到相应的链路容量和

其中，B表示蜂窝链路的频谱带宽。在进行资源分配时，我们希望得到的链路容量达到最大，因此，我们将优化目标表示如下：

公式(8)为资源分配优化目标，目的是得到使链路容量最大的资源分配结果，限制条件(9)和(10)保证了蜂窝链路和D2D链路能够正常通信，公式(10)则限定一条D2D链路最多只能复用一条蜂窝链路的频谱资源，其中α_i＝1表示D2D用户复用CUE_i的资源，反之则不复用。上述优化问题实际上是一个典型的混合整数非线性规划(MINLP)问题，这种优化问题的最优化解可以通过遍历搜索的方法获得，但是算法复杂度非常高。而我们引入ILA保证蜂窝用户的通信服务质量后，在限制条件不变的情况下，可以将优化目标(8)转化为：

由公式(12)可以得出，最优解不会出现在ILA确定的资源集合中。将优化目标进一步化简可以得到：

公式(13)的解即为资源分配的结果，最优解可以表示为：

公式(14)中，i^*表示最优资源标号，由于基站可以获取与之连接的所有信道的信道信息，因此，基站可以得到D2D链路复用不同频谱资源时的信道系数，从而选择频谱信道系数最小的频谱资源分配给D2D链路。

步骤(3)：频谱资源再分配

在上一部分中，基站根据公式(14)完成了对D2D链路的频谱资源分配，但是当小区内存在多条D2D链路时，会出现m(m≥2)条D2D链路分配到同一资源i^*的情况。下面将针对m条D2D链路分配到相同频谱资源的问题进行研究。

当出现m(m≥2)条D2D链路分配到同一资源i^*的情况时，如果m条D2D链路继续使用资源i*进行通信，则有可能造成D2D链路之间相互干扰。因此，需要对频谱资源进行再一次分配，保证m条D2D链路能够正常通信。对m条D2D链路的资源再分配可以用以下的优化过程表示：

公式(15)表示，再一次的频谱资源分配是基于最大化m条D2D链路的容量之和进行的。其中，j∈{1,…,m}，表示D2D链路的序号，其中，β_i,j∈{0,1}，β_i,j＝1表示序号为j的D2D链路复用标号为i的频谱资源，反之则不复用。

对公式(15)进行化简可以得到：

公式(16)中大括号内的第一项表示m条D2D链路中，相互干扰的D2D链路容量之和，第二项表示m条链路中互不干扰的D2D链路容量之和。

互不干扰的m-s条D2D链路可以继续使用频谱资源i^*，对公式(16)进一步化简得：

β_i，j∈{0，1} (21)

其中，限制条件(18)保证了基站为s条相互干扰的D2D链路再分配频谱资源后能够正常通信，公式(19)和公式(20)保证了一条D2D链路最多复用一条蜂窝链路资源，同时保证了相互干扰的D2D链路不使用相同的频谱资源。频谱资源再分配的结果就是求优化目标(17)的解，但是对于求解优化目标(17)这类MINLP问题的最优解是非常困难的，遍历搜索虽然可以得到最优解，但是计算复杂度非常高，而且运算时间开销非常大，然而通信***对时延有很严格的要求，因此需要寻求一种在保证***系能得到充分优化的前提下复杂度较低的求解方法。在这里提出一种启发式优化算法来完成频谱资源的再分配，通过仿真分析可以证明该算法在降低了计算复杂度的同时又最大限度的优化了***性能。

本部分所提出的启发式优化算法中，基站可以实现对m条分配到相同频谱资源的D2D链路进行资源再分配，基站利用获取的基站与D2D链路的接收端的信道信息判断每块频谱资源上的干扰情况，进而判断对于不同D2D链路性能的优劣，这样能够很好的利用已知信息进行资源调度，不需要额外的计算开销，算法具体描述如下：

1)如前所述，基站在可以获取与之连接的所有信道的信道信息，基站将获取的基站与s条相互干扰的D2D链路的接收端之间的信道信息i∈{1,…,n}，j∈{1,…,s}从小到大进行排序，即这样可以得到一个s×n的信道系数矩阵：

其中，1≤u≤s，即第u条D2D链路分配到了i^*资源且受到其他分配到i^*资源的D2D链路的干扰。矩阵(23)中每一行都是基站到D2D链路接收端的信道系数从小到大排列的。下面以第u条D2D链路来分析频谱资源再分配问题，定义[j,k]，v∈{1,…,n}表示矩阵中G_BD中第j行第k列对应的频谱资源，例如[u,1]表示频谱资源i^*。

2)由于受到其他D2D链路的干扰，第u条D2D链路不能使用[u,1]资源，此时为其分配频谱资源[u,2]，并判断使用频谱资源[u,2]时是否满足限制条件(18)，若满足该限制条件则进入3)，若不满足限制条件，根据公式(5)可以得知[u,3],…[u,n]都不能满足限制条件(18)，此时结束对该条D2D链路的频谱资源分配。

3)当频谱资源[u,2]满足限制条件(18)时，基站需要做两条判断：一是判断频谱资源[u,2]是否被m条之外的D2D链路依据信道系数最小选作最优频谱资源；二是判断频谱资源[u,2]是否与[j,2]，j∈{1,…,s}，j≠u是相同的频谱资源，若频谱资源[u,2]未被m条之外的D2D链路选作最优资源且资源[u,2]不是[j,2]，j∈{1,…,s}，j≠u资源，则频谱资源[u,2]分配给第u条D2D链路。

4)若频谱资源[u,2]被m条之外的D2D链路依信道系数最小选作最优资源，则频谱资源[u,2]不能分配给第u条D2D链路，此时基站判断频谱资源[u,3]，重复2)3)，直到给第u条D2D链路分配到满足限制条件的资源。若频谱资源[u,2]未被m条之外的D2D链路依信道系数最小选作最优资源但频谱资源[u,2]是[j,2]，j∈{1,…,s}，j≠u，则此时基站根据信道系数与的大小关系来进行资源分配：若则分配频谱资源[u,2]给第u条D2D链路；若则不分配频谱资源[u,2]给第u条D2D链路，此时基站判断频谱资源[u,3]，重复2)3)，直到给第u条D2D链路分配到满足限制条件的资源。

本发明针对蜂窝网络中存在的多对D2D用户通信的场景，提出一种简D2D用户复用蜂窝用户下行频谱资源的方法，使D2D用户通过共享频谱资源进行通信。本发明方法利用蜂窝用户的干扰受限区域协调减小D2D用户对蜂窝用户的干扰，通过优化被复用频谱资源的蜂窝链路和D2D链路的和容量进行资源分配，最后对分配到相同频谱资源的D2D链路进行频谱资源的再分配。本方法可以有效的减小蜂窝链路与D2D链路之间的相互干扰，提升***频谱效率。同时，本方法对于当蜂窝小区中D2D用户对的数量增加时，算法复杂度相对较低。

图2、图3、图4给出了不同资源分配方案在不同的指标参数下的性能。从图5(a)、图5(b)可以看出本发明所述资源分配方法能够有效的减小D2D链路与蜂窝链路之间的相互干扰。

Claims (5)

1.一种蜂窝网络中引入D2D技术的下行频谱资源分配方法，其特征在于，该资源分配方法的具体步骤为：

(1)建立D2D通信链路，假定：D2D链路发射端D_T在通信的过程中采用恒定的发射功率P_D传输信息，且D2D用户与蜂窝用户之间的信道只考虑大尺度衰落效应；如果距离D_T较近的蜂窝用户的频谱资源被D2D链路复用时，用户D_T对蜂窝用户的干扰I_DC超过蜂窝用户所能承受干扰门限值，当蜂窝用户与D_T的距离超过某个长度值时，蜂窝用户接收的干扰I_DC低于干扰门限值；

(2)在下行时隙，D2D链路复用蜂窝链路的频谱资源，D2D用户对蜂窝用户产生干扰，利用蜂窝用户的干扰受限区域减小D2D用户对蜂窝用户的干扰，从而保证蜂窝用户的正常通信；

(3)以蜂窝链路和D2D链路之和容量最大化为目标对D2D通信链路分配频谱资源；

(4)当不同的D2D链路分配到相同的频谱资源时，对分配到相同频谱资源的D2D链路进行频谱资源的再分配，当出现m条D2D链路分配到同一资源i^*的情况时，采用以下方法对频谱资源进行再一次分配，保证m条D2D链路能够正常通信，其中，m≥2，

(4.1)由于m‐s条互不干扰的D2D链路可以继续使用频谱资源i^*，因此，再次分配的过程用下式表示：

其中，j表示D2D链路的序号，β_i,j∈{0,1}，β_i,j＝1表示序号为j的D2D链路复用标号为i的频谱资源，B为蜂窝链路的频谱带宽；

同时需满足基站为s条相互干扰的D2D链路再分配频谱资源后能够正常通信，且一条D2D链路最多复用一条蜂窝链路资源，同时保证了相互干扰的D2D链路不使用相同的频谱资源；

(4.2)对步骤(4.1)中的公式求解，即得频谱资源再分配的结果，具体求解方法为：

(4.2.1)基站将获取的基站与s条相互干扰的D2D链路的接收端之间的信道信息从小到大进行排序，即得到一个s×n的信道系数矩阵，该矩阵的每一行都是基站到D2D链路接收端的信道系数从小到大排列的；

(4.2.2)假定第u条D2D链路分配到了i^*频谱资源且受到其他分配到i^*频谱资源的D2D链路的干扰，其中，i^*表示矩阵中[u,1]的频谱资源，则第u条D2D链路不能使用[u,1]资源，此时为其预分配频谱资源[u,2]，然后判断该频谱资源[u,2]是否能保证基站为s条相互干扰的D2D链路再分配频谱资源后能够正常通信，如果满足，进入步骤(4.2.3)，如果不满足，结束频谱资源分配；

(4.2.3)判断：(1)频谱资源[u,2]是否被m条之外的D2D链路依据信道系数最小选作最优频谱资源；(2)判断频谱资源[u,2]是否与[j,2]，j∈{1,…,s}，j≠u是相同的频谱资源；如果条件(1)和条件(2)均是否，则将频谱资源[u,2]分配给第u条D2D链路，如果条件(1)为是，则基站判断频谱资源，重复步骤(4.2.1)至步骤(4.2.3)，直至给第u条D2D链路分配到满足限制条件的频谱资源；如果条件(1)为否且条件(2)为是，则，基站根据信道系数的大小关系进行资源分配。

2.如权利要求1所述一种蜂窝网络中引入D2D技术的下行频谱资源分配方法，其特征在于，所述步骤(2)中，基站利用D2D用户的发射功率以及路径损耗模型计算出蜂窝用户的干扰受限区域，干扰受限区域内的蜂窝用户的频谱资源不能够被D2D用户复用，所述干扰受限区域圆心为D2D发射端D_T，半径为：其中，P_D为D2D用户恒定的发射功率，c为路径损耗系数，N₀为噪声功率，δ_c为蜂窝用户接收到的干扰噪声比的门限值，α为路径损耗指数。

3.如权利要求1所述一种蜂窝网络中引入D2D技术的下行频谱资源分配方法，其特征在于，所述步骤(3)的具体步骤为：首先，在下行频谱复用模式下，计算蜂窝用户和D2D用户的信干燥比和然后根据对应的信干燥比，计算得到相应链路的容量和最后以蜂窝链路和D2D链路的容量之和最大化为目标进行资源分配，其中，以蜂窝链路和D2D链路的容量之和最大化以公式表示，同时须满足蜂窝链路和D2D链路能够正常通信且一条D2D链路最多只能复用一条蜂窝链路的频谱资源，其中，α_i＝1表示D2D用户复用CUE_i的资源，α_i＝0表示D2D用户不复用CUE_i的资源。

4.如权利要求3所述的一种蜂窝网络中引入D2D技术的下行频谱资源分配方法，其特征在于，对蜂窝链路和D2D链路的容量之和最大化进行求解的方法为：

首先将公式简化为：其中，α_i为D2D用户复用蜂窝用户的资源，为基站与D2D用户之间的信道系数，P_B为基站的发送功率，L_BD为基站与D2D用户的链路距离，α为路径损耗指数，为干扰受限区域内的蜂窝用户占用的频谱资源；

资源分配的结果即的求解结果如下表示：

其中，i^*为最优资源标号；

由于基站可以获取与之连接的所有信道的信道信息，因此，基站得到D2D链路复用不同频谱资源时的信道系数，以频谱信道系数最小的频谱资源分配给D2D链路。

5.如权利要求1所述的一种蜂窝网络中引入D2D技术的下行频谱资源分配方法，其特征在于，步骤(4.2.3)中，基站根据信道系数的大小关系进行资源分配的方法为：若则基站分配频谱资源[u,2]给第u条D2D链路；若基站判断频谱资源[u,3]，重复步骤(4.2.1)至步骤(4.2.3)，直到给第u条D2D链路分配到满足限制条件的资源。