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随着通信技术的进步,用户和应用的数量呈指数级增长,导致了资源的稀缺和功耗的增加。基站上的数据流量也随着用户数量的增加而增加。为了降低5G中蜂窝用户的中断概率,设备到设备(D2D)通信被认为是一个突出的解决方案。本文研究了D2D通信的模式选择和资源分配及其对网络关键性能指标的影响。该研究揭示了当蜂窝网络中可以形成和管理D2D用户群时,D2D以外的机会通信在提高能量效率、公平性和容量方面的巨大潜力。在蜂窝网络中引入D2D链路将带来许多技术问题。如D2D设备发现和链路建立、模式选择、资源分配和移动性管理。为了解决它们之间的共存问题,本文将重点研究蜂窝网络下的D2D模式选择和资源分配问题。目前对D2D通信的许多研究都是基于传统的通信模式:蜂窝模式、D2D共享模式和D2D专用模式。本文研究了新的D2D通信方式:本地路由方式、直接D2D方式和中继辅助D2D方式,对单小区基站的负载状态进行了分类,并针对不同层次设计了相应的通信方式。根据基站单小区的全网负荷,将其分为非满负荷和满负荷两种状态,将非满负荷分为低负荷和中负荷。详细分析了不同负载条件下D2D用户复用蜂窝用户上行资源的干扰。首先,考虑低负载下的模式选择和资源分配。针对基站低负载时空闲资源较多的问题,提出了一种基于最大可达速率的模式选择和低负载时的资源分配方案。其次,考虑了中负荷下的模式选择和资源分配。在这一部分中,空闲资源相对较少,低于低负荷。因此,提出了基于信道状态的主模式选择,并通过联合模式选择和资源分配来最大化D2D用户的吞吐量。最后,考虑了全负荷下的模式选择和资源分配。由于在满负荷下没有可用资源,因此非满负荷选项不再适用。本文提出了一种基于Kuhn-Munkres算法的联合模式选择和资源分配方案。仿真结果表明,在保证蜂窝用户和D2D用户的公平性的前提下,本文提出的针对BS每一级负载的D2D模式选择和资源分配方案可以显著提高D2D用户的传输速率和频谱利用率。