陳卓　曹洋　江濤

提出了一種基于設(shè)備間數(shù)據(jù)直傳（D2D）中繼的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡策略，通過設(shè)備之間的直接數(shù)據(jù)傳輸，將滿載大基站的數(shù)據(jù)分流到其覆蓋范圍內(nèi)的空閑小基站中。具體提出了頻譜資源和發(fā)射功率的聯(lián)合資源分配算法，深入研究了在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中利用D2D通信進(jìn)行數(shù)據(jù)中繼的傳輸速率最大化問題。仿真結(jié)果顯示，提出的方法在保證原有用戶的通信性能的前提下，增加了系統(tǒng)的可接入用戶數(shù)和總體吞吐率，從而提升了自組織異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的整體性能。

自組織異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；設(shè)備間數(shù)據(jù)直傳中繼；負(fù)載均衡；資源分配

隨著智能設(shè)備逐步普及，用戶發(fā)起的服務(wù)請求數(shù)量以及用戶對服務(wù)質(zhì)量（QoS）的需求呈爆炸式增長，如何在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基礎(chǔ)上提升網(wǎng)絡(luò)整體服務(wù)性能，在滿足用戶服務(wù)質(zhì)量的前提下盡可能接入更多用戶，正成為無線網(wǎng)絡(luò)目前面臨的最大難題[1]。因此，下一代移動通信網(wǎng)絡(luò)（5G）需具備靈活的資源分配機(jī)制使得更多用戶同時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)。

目前已有解決方案是跟據(jù)頻譜復(fù)用原理提出的自組織異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)[2]以及認(rèn)知無線電（CR）[3-4]等方法。自組織異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是指在高性能基站（MBS）服務(wù)宏小區(qū)（Macrocell）的基礎(chǔ)上，通過架設(shè)一定數(shù)量、覆蓋范圍有限、由低成本小基站（FBS）服務(wù)的自組織微小區(qū)（Femtocell）來復(fù)用宏小區(qū)頻段。自組織即指各微小區(qū)通過自行決定服務(wù)范圍內(nèi)無線用戶使用的頻譜資源以及發(fā)射功率，將用戶之間的干擾控制在可接受范圍內(nèi)，以提高頻譜利用率、復(fù)用率以及提升整個(gè)系統(tǒng)的容量。但是當(dāng)MBS滿載時(shí)，盡管有一部分空閑微小區(qū)可供服務(wù)，那些處于微小區(qū)通信范圍之外的宏小區(qū)用戶（MU）仍然無法接入網(wǎng)絡(luò)。

設(shè)備間數(shù)據(jù)直傳（D2D）為同一小區(qū)內(nèi)近距離數(shù)據(jù)傳輸提供了新途徑[5-8]。在D2D模式中，數(shù)據(jù)在同一小區(qū)內(nèi)的傳輸不通過基站進(jìn)行中轉(zhuǎn)，而是在基站參與監(jiān)控下，直接由發(fā)送端向接收端進(jìn)行傳輸，減少了網(wǎng)絡(luò)中基站處數(shù)據(jù)流量以及服務(wù)負(fù)擔(dān)。D2D通信的近距離直傳特性，使得其通信性能具有以下特點(diǎn)[9]：

（1）低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度、低通信延時(shí)?；诮嚯x的D2D模式使用單跳直傳方式進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，相比傳統(tǒng)模式，路由的簡化極大降低了網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度，通信延時(shí)得到控制。

（2）高信道增益、低功率消耗。近距離通信帶來的低鏈路損耗和高信道增益，使得用戶可以使用更低的發(fā)射功率就可以保證數(shù)據(jù)在接收端達(dá)到和傳統(tǒng)模式相同的信噪比。低功率消耗使得大多數(shù)電池驅(qū)動的移動設(shè)備使用壽命得到延長。

（3）高傳輸速率、高系統(tǒng)容量。高信道增益特點(diǎn)使得D2D通信能以較高的通信速率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，整個(gè)系統(tǒng)容量較傳統(tǒng)模式得到提升。

（4）高頻譜效率、高頻譜復(fù)用系數(shù)。通過調(diào)節(jié)D2D用戶發(fā)射功率及使用頻段，可有效地將D2D模式帶來的干擾控制在一定范圍內(nèi)，為頻譜資源的空間復(fù)用提供了可行的解決方案，有效提升了頻譜利用率以及復(fù)用系數(shù)。

（5）提升網(wǎng)絡(luò)邊緣用戶體驗(yàn)質(zhì)量（QoE）。網(wǎng)絡(luò)邊緣用戶通過D2D通信，將數(shù)據(jù)中繼到距離基站更近的用戶，通過該用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)中繼以提升自身QoE。

針對現(xiàn)有研究工作中普遍存在的宏小區(qū)和微小區(qū)負(fù)載不均衡問題，在文獻(xiàn)[10]的基礎(chǔ)上，本文提出了一種基于D2D中繼的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡策略，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的頻譜資源調(diào)度以及用戶發(fā)射功率控制的算法。通過聯(lián)合資源分配，在滿足宏小區(qū)以及微小區(qū)用戶通信要求基礎(chǔ)上，利用D2D通信，將滿載MBS無法提供服務(wù)但處于微小區(qū)外側(cè)MU的數(shù)據(jù)中繼到其鄰近的仍有空閑頻譜資源的微小區(qū)中，使其以最大傳輸速率完成數(shù)據(jù)傳輸，提升系統(tǒng)容量。

1 基于D2D中繼的異構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1.1 網(wǎng)絡(luò)模型

本文提出的基于D2D中繼的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中宏小區(qū)通信、微小區(qū)通信、D2D通信3種通信模式共存，宏小區(qū)和微小區(qū)內(nèi)用戶均工作在正交頻分多址接入（OFDMA）模式下。由于同一小區(qū)內(nèi)用戶使用正交信道，相互之間無干擾。在距離MBS等長的宏小區(qū)邊緣均勻分布著[N]個(gè)通過復(fù)用宏小區(qū)部分頻段進(jìn)行通信的微小區(qū)。每個(gè)微小區(qū)可復(fù)用的頻譜資源集合在系統(tǒng)最初始配置完后保持不變。微小區(qū)定時(shí)向宏小區(qū)上傳其當(dāng)前頻譜資源使用情況。MBS以列表形式將頻譜使用信息進(jìn)行保存，并根據(jù)微小區(qū)定時(shí)上傳的內(nèi)容對該列表進(jìn)行更新。

由于MBS以及FBS抗干擾能力優(yōu)于移動設(shè)備，為減少D2D用戶在通信過程中給整個(gè)系統(tǒng)帶來的干擾，D2D通信使用上行鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸[11]。因此，只有工作在上行鏈路的接收方（即MBS和FBS）以及D2D對中信號接收方會受到相應(yīng)干擾。

明顯地，在圖1的網(wǎng)絡(luò)模型中，在任意頻段上，共計(jì)有MU與宏基MBS之間的通信，微小區(qū)用戶與FBS之間的通信，D2D對之間的通信，微小區(qū)當(dāng)中的中繼節(jié)點(diǎn)與FBS之間的通信4種通信方式，以及4種通信方式相互之間的干擾。

1.2 無線傳播模型

本文考慮了包括路徑損耗、穿透損耗、陰影衰落在內(nèi)的3個(gè)方面的因素來綜合計(jì)算數(shù)據(jù)在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳輸過程中的傳輸損耗[12]。

基于傳輸距離[d]的路徑損耗，具體來說，包括以下幾種情況：

對于宏小區(qū)和微小區(qū)，計(jì)算用戶向與之對應(yīng)的小區(qū)基站數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅軙r(shí)，其路徑損耗表達(dá)式為：

[L（d）（dB）=127+30lg（d）][ ]

對于宏小區(qū)和微小區(qū)，考慮用戶和與之不對應(yīng)的小區(qū)基站之間的干擾信號的傳輸性能時(shí)，其路徑損耗表達(dá)式為：

[L（d）（dB）=128.1+37.6lg（d）][]

對于D2D用戶，其路徑損耗表達(dá)式為：

[L（d）（dB）=148+40lg（d）][ ]

穿透損耗：數(shù)據(jù)在傳輸過程中每穿過一層建筑，其穿透損耗為20 dB。本文假設(shè)MU與MBS之間無建筑阻隔，與FBS有一層建筑阻隔；微小區(qū)用戶與對應(yīng)FBS無建筑阻隔，與不對應(yīng)FBS有兩層建筑阻隔；D2D對之間無建筑阻隔。處于宏小區(qū)的D2D用戶與FBS以及中繼用戶（不管是否服務(wù)于它）之間有1層建筑阻隔。

陰影衰落：陰影衰落模型本文采用常用的對數(shù)正態(tài)陰影衰落過程。取值為均值為0，方差為[σ=8 dB]的隨機(jī)變量。

2 聯(lián)合資源分配

聯(lián)合資源分配包括傳輸頻段的分配以及發(fā)射功率的選擇，目的是為了獲得一組對應(yīng)的傳輸頻段以及發(fā)射功率能夠使宏用戶B傳輸速率最大化[13-16]。為方便說明問題，我們記：多個(gè)微小區(qū)與宏小區(qū)可同時(shí)使用某一頻段進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在宏小區(qū)當(dāng)中，有[M]個(gè)可用頻段，每個(gè)頻段記為[RB（r）（1≤r≤M）]。MBS滿載時(shí)，[M]個(gè)頻段被[M]個(gè)MU占用，記為[m（1≤m≤M）]。[Fn]個(gè)微小區(qū)傳統(tǒng)用戶以及[Nr]對D2D通信用戶同時(shí)工作在頻段[RBr]上，總數(shù)為[Fr]。任意微小區(qū)[f]含有[Ff]個(gè)可用頻段，在其通信半徑[RF]內(nèi)[Lf]個(gè)用戶正處于通信狀態(tài)，每個(gè)用戶記為[l（1≤l≤Lf）]，未被使用頻段集合記為[Uf]。在頻譜[RBr]上，MU發(fā)射功率記為[Pm]，[Fr]個(gè)微小區(qū)用戶對應(yīng)發(fā)射功率記為[Pf]（涉及多個(gè)微小區(qū)和用戶時(shí)使用[k]，[i]等來進(jìn)行標(biāo)記區(qū)分）。[N0]表示在單個(gè)[RBr]頻帶寬度下所對應(yīng)的高斯白噪聲強(qiáng)度。[hri，j]表示在用戶[i]利用頻譜[RBr]向用戶[j]進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)獲得的總的信道增益。

優(yōu)化目標(biāo)：當(dāng)宏用戶B向系統(tǒng)發(fā)起用戶服務(wù)請求時(shí)，求出其數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)使用的頻段以及發(fā)射功率，使得宏用戶B的傳輸速率最大，即：

式中：[γmaxC]表示用戶C接收信號信噪比的最大值，[γmaxFBS]為對應(yīng)頻段下FBS接收信號信噪比的值。[BRB]為每個(gè)[RBr]所對應(yīng)的頻譜帶寬。

當(dāng)頻段[RBr]被一個(gè)MU（圖中用戶A）和[Fr]個(gè)微小區(qū)共享時(shí)，即該頻段上存在同時(shí)通信時(shí)，對應(yīng)的MBS、FBS及D2D接收用戶能在該頻段上進(jìn)行通信時(shí)需滿足的約束條件如下：

（1）任意頻段[RBr]上，接收用戶的信噪比大于其門限值，即：

[γrMBS，m=Pmhrm，MBSN0+f∈[1，F(xiàn)r]Pfhrf，MBS≥γthMBS] （2a）

（2）任意一個(gè)用戶發(fā)射功率不大于其最大發(fā)射功率[P0]，即：

[Pf≤P0] （3）

當(dāng)用戶B向MBS發(fā)起包含位置信息的服務(wù)請求后，MBS檢查自身狀態(tài)，當(dāng)其處于滿負(fù)荷狀態(tài)或者提供的服務(wù)性能不能滿足用戶B的需求時(shí)，MBS查找微小區(qū)頻譜資源使用情況列表，按照下面的步驟建立D2D中繼傳輸：

（1）確定中繼用戶C：MBS找到與用戶B距離最近且仍有空閑頻段的微小區(qū)[f]，向該小區(qū)下傳用戶B當(dāng)前信息。該微小區(qū)根據(jù)用戶B的信息，得到其內(nèi)部與用戶B具有最大鏈路增益的中繼用戶（圖中用戶C，簡單取為距離用戶B最近的空閑用戶）。

（2）確定用戶B和用戶C的最低發(fā)射功率：微小區(qū)[f]在確定用戶C之后，結(jié)合已獲知的用戶B的信息（包括位置以及服務(wù)速率請求等信息），分別根據(jù)用戶C以及對應(yīng)的微小區(qū)[f]的服務(wù)性能，求得用戶B以及用戶C在集合[Uf]中對應(yīng)各頻譜資源上所需的最低發(fā)射功率。微小區(qū)[f]將求得的最低發(fā)射功率以及用戶C的信息上傳至宏小區(qū)。

（3）MBS向目前正在使用集合[Uf]中各頻段上進(jìn)行通信的所有微小區(qū)下傳用戶B和用戶C的信息。各微小區(qū)結(jié)合自身用戶情況，在干擾可接受范圍內(nèi)，求出在集合[Uf]中各頻段上所能允許用戶B和用戶C的最大發(fā)射功率，并上傳至宏小區(qū)。

（4）宏小區(qū)計(jì)算用戶B和用戶C的最終發(fā)射功率。在集合[Uf]中頻段[RBr]上，MBS取步驟（3）中各微小區(qū)求取結(jié)果的最小值，若兩者均大于步驟（2）中求取對應(yīng)值，則將用戶B的取值記為可用功率。宏小區(qū)求出各可用功率的最大值，作為用戶B的最終發(fā)射功率，得到對應(yīng)頻段，并求得用戶C在該頻段下的最終發(fā)射功率；否則，拒絕用戶B的服務(wù)請求。

（5）MBS將用戶B的最終發(fā)射功率、使用頻段連同中繼用戶C的信息，發(fā)送至用戶B；將用戶C的最終發(fā)射功率和頻段通過微小區(qū)[f]轉(zhuǎn)發(fā)給用戶C。用戶B與用戶C在獲取相關(guān)信息后建立起D2D通信，開始數(shù)據(jù)傳輸。

按照D2D通信模式建立過程，主要的功率計(jì)算分布到了各微小區(qū)中，并且所有微小區(qū)知曉其覆蓋范圍內(nèi)所有處于D2D模式的用戶對的信息。

2.1 計(jì)算宏用戶B的最小發(fā)射功率

對于用戶C與微小區(qū)[f]中的FBSf，當(dāng)用戶B未接入時(shí)，兩者在[Uf]集合中頻段[RBr]上所收到的信號的強(qiáng)度[SrC]和[SrFBSf]分別表示為：

[SrC=N0+Pmhrm，C+f∈[1，F(xiàn)f]Pfhrf，C] （4a）

[SrFBSf=N0+Pmhrm，F(xiàn)BSf+f∈[1，F(xiàn)f]Pfhrf，F(xiàn)BSf]（4b）

當(dāng)用戶B以D2D模式接入微小區(qū)[f]時(shí)，用戶C和對應(yīng)的FBSf分別收到用戶B和用戶C的信號的信噪比公式為：

[γrC，B=PBhrB，CSrC≥γthC] （5a）

[γrFBSf，C=PChrC，F(xiàn)BSfSrFBSf≥γthFBSf] （5b）

式中：[γthC]和[γthFBSf]分別對應(yīng)于對用戶C以及FBSf處對接收信號信噪比的最低要求。當(dāng)公式（5a）和（5b）兩邊取等時(shí)，即可得到用戶B和用戶C所需的最小發(fā)射功率：

[PrBmin=γthCSrChrB，C] （6a）

[PrCmin=γthBSSrFBSfhrC，F(xiàn)BSf] （6b）

2.2 計(jì)算宏用戶B的最大發(fā)射功率

在用戶B向宏小區(qū)申請接入、但服務(wù)質(zhì)量無法滿足的情況下，其切換至D2D通信模式，將數(shù)據(jù)中繼到鄰近微小區(qū)[f]中進(jìn)行通信。此時(shí)，原有的用戶的信噪比由于中繼的引入變成如下兩個(gè)階段。其中用戶C選取為與用戶B具有最大鏈路增益的中繼用戶（圖中用戶C，簡單取為距離用戶B最近的空閑用戶）。

第一階段，宏小區(qū)用戶B向微小區(qū)用戶C進(jìn)行中繼通信：

第二階段，微小區(qū)用戶C向FBSf進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸：

用戶B在向MBS發(fā)送接入請求時(shí)，公式（2a）—公式（2c）式當(dāng)中的[γrMBS]，[γri]，[γrFBSk]均為已知值，將其與公式（8a）—公式（9c）式結(jié)合，可得到用戶B以及用戶C在頻段[RBr]上的最大發(fā)射功率如下：

2.3 計(jì)算宏用戶B的傳輸速率

對于頻段[RBr]，如果[PrBmax≥PrBmin]且[PrCmax≥PrCmin]，則該頻段可用。本文中選取各可用頻段下用戶B的功率的最大值作為用戶B最終最大發(fā)射功率，同時(shí)得到其對應(yīng)頻段[RBr]，求得用戶C在該頻段下的最大發(fā)射功率，即：

[PBmax=maxPrBmax r∈Uf] （12a）

[R=argr max（PrBmax）] （12b）

[PCmax=PRCmax] （12c）

在求得[PBmax]、[R]、[PCmax]后，MBS將用戶B的最終最大發(fā)射功率、使用頻段連同中繼用戶C的信息，發(fā)送至用戶B；將用戶C的最終最大發(fā)射功率和頻段通過微小區(qū)[f]轉(zhuǎn)發(fā)給用戶C。用戶B與C在獲取相關(guān)信息后建立D2D通信鏈接，開始數(shù)據(jù)傳輸。

最終用戶B在整個(gè)階段的傳輸速率為用戶B和用戶C對應(yīng)傳輸速率較小值。

3 仿真結(jié)果及性能分析

本文通過仿真測試了在OFDMA通信模式下基于D2D中繼的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡策略。實(shí)驗(yàn)中，宏小區(qū)通信半徑為250 m，MBS處于宏小區(qū)中心。在距離MBS 180 m處的宏小區(qū)邊緣均勻分布著6個(gè)通信半徑[RF]為20 m的微小區(qū)，各微小區(qū)之間的距離為180 m，F(xiàn)BS處于微小區(qū)中心。仿真實(shí)驗(yàn)中，各微小區(qū)復(fù)用的宏小區(qū)內(nèi)的頻段相同，并且各微小區(qū)可用頻段總數(shù)[F]取值為40，即最多能同時(shí)容納40個(gè)用戶進(jìn)行通信。我們假設(shè)宏小區(qū)內(nèi)均勻分布著600個(gè)用戶，各微小區(qū)中均勻分布著40個(gè)用戶。D2D通信半徑最大為10 m。宏、微小區(qū)、D2D用戶額定功率為23 dBm。MBS、FBS處噪聲強(qiáng)度為5 dB，D2D接收方處噪聲強(qiáng)度為7 dB，信噪比門限值取為-2.5 dB[16]。

為方便分析，本文取微小區(qū)中可用頻段數(shù)占微小區(qū)總頻段數(shù)的比例為微小區(qū)的忙閑比，各微小區(qū)具有相同的忙閑比。

仿真實(shí)驗(yàn)中，宏小區(qū)處于滿載狀態(tài)，微小區(qū)復(fù)用的40個(gè)頻段均被MU占用。本文考察了不同忙閑比下對應(yīng)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的總體性能，仿真結(jié)果為程序運(yùn)行1 000次取的平均值。本文考慮了如下兩個(gè)場景進(jìn)行對比：場景（1）：只含有宏小區(qū)與微小區(qū)兩種通信模式的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，簡記為傳統(tǒng)模式；場景（2）：含有D2D中繼的宏小區(qū)通信、微小區(qū)通信以及D2D通信的3種模式共存的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，簡記為D2D模式。

3.1 微小區(qū)忙閑比對系統(tǒng)可接入用戶

數(shù)量的影響

圖2分別表示了D2D模式增加的用戶數(shù)、傳統(tǒng)模式下的用戶數(shù)以及D2D模式下的用戶數(shù)隨微小區(qū)忙閑比從0.1到0.9的變化趨勢。我們可以得出以下結(jié)論：

（1）相比于傳統(tǒng)模式，D2D模式由于引入了中繼，擴(kuò)大了微小區(qū)的覆蓋范圍，使系統(tǒng)可接入更多的用戶。

（2）D2D模式增加的用戶數(shù)與微小區(qū)的忙閑比近似成反比，即MU在其D2D通信范圍內(nèi)是否存在未滿載的及空閑的微小區(qū)用戶是決定能否構(gòu)成D2D中繼傳輸?shù)闹饕蛩亍?/p>

3.2 微小區(qū)忙閑比對系統(tǒng)總吞吐率

的影響

圖3表示相比于傳統(tǒng)模式，D2D模式系統(tǒng)總吞吐率增長的百分比隨著微小區(qū)用戶忙閑變化的趨勢。我們可以得出以下結(jié)論：

（1）相比于傳統(tǒng)模式，D2D模式在保證傳統(tǒng)模式原有用戶的通信需求基礎(chǔ)上，允許更多MU接入的基礎(chǔ)上，增加了系統(tǒng)的總體吞吐率，提升了系統(tǒng)的總體性能；

（2）當(dāng)微小區(qū)的忙閑比較低時(shí)，D2D模式的引入可以較大地提升系統(tǒng)的總體吞吐率。當(dāng)微小區(qū)用戶忙閑比接近0.1時(shí)，D2D模式可以增105%的系統(tǒng)吞吐率；

（3）隨著微小區(qū)忙閑比提高，更多的用戶接入網(wǎng)絡(luò)，相互干擾增加，導(dǎo)致D2D模式帶來的吞吐率增長率下降較快。當(dāng)微小區(qū)的忙閑比為0.5時(shí)，D2D模式帶來了8%的吞吐率的增長，0.7時(shí)則降為5%，之后趨于平緩。

4 結(jié)束語

本文提出了一種基于D2D中繼的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)均衡策略，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的頻譜資源的調(diào)度以及用戶發(fā)射功率的控制算法，通過聯(lián)合資源分配，將因MBS滿載而無法得到服務(wù)的MU數(shù)據(jù)中繼到其鄰近空閑微小區(qū)中以其最大速率傳輸，在保證原有用戶通信性能的前提下，增加了系統(tǒng)能容納的用戶總量和系統(tǒng)的吞吐率，當(dāng)系統(tǒng)忙閑比較低時(shí)系統(tǒng)總吞吐率的提升可達(dá)105%。當(dāng)各微小區(qū)之間使用的頻譜資源不完全重復(fù)時(shí)，由于微小區(qū)之間的干擾得到進(jìn)一步的緩解，系統(tǒng)的整體性能可得到更多提升。在本文提出的頻譜資源和發(fā)射功率的聯(lián)合資源分配算法中，關(guān)于微小區(qū)內(nèi)中繼用戶的選擇以及MBS對FBS的數(shù)據(jù)分流貢獻(xiàn)、FBS對中繼用戶轉(zhuǎn)發(fā)貢獻(xiàn)等方面的回饋的問題還有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

[1] CISCO. Visual Networking Index： Forecast and Methodology， 2009-2014 [EB/OL]. （2014-11-02）. www.cisco.com

[2] DAMNJANOVIC A， MONTOJO J， WEI Y B， et al. A Survey on 3GPP Heterogeneous Networks [J]. IEEE Wireless Communications， 2011， 18（3）： 10-21

[3] KHOZEIMEH F， HAYKIN S. Self-organization dynamic spectrum management for cognitive radio networks [C]//Proceedings of the Communication Networks and Services Research Conference （CNSR）， 2010： 1-7

[4] SETOODEH P， HAYKIN S. Robust Transmit Power Control for Cognitive Radio [J]. IEEE Communications， 2009， 97（5）： 915-939

[5] TEHRANI M N， UYSAL M， YANIKOMEROGLU H. Device-to-Device Communication in 5G Cellular Networks： Challenges， Solutions， and Future Directions [J]. IEEE Communications Magazine， 2014， 52（5）： 86-92

[6] LAYA A， WANG K， WIDAA A， et al. Device-to-Device Communications and Small Cells： Enabling Spectrum Reuse for Dense Networks [J]. IEEE Wireless Communications， 2014， 21（4）： 98-105

[7] LIN X， ANDREWS J， GHOSH A， et al. An Overview on 3GPP Device-to-Device Proximity Services [J]. IEEE Communications Magazine， 2014， 52（4）： 40-48

[8] CAO Y， JIANG T， WANG C G， et al. CRAC： Cognitive Radio Assisted Cooperation for Downlink Transmissions in OFDMA-based Cellular Networks [J]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications， 2012， 30（9）： 1614-1622

[9] ASADI A， WANG Q， MANCUSO V. A Survey on Device-to-Device Communication in Cellular Networks [J]. IEEE Communications Surveys & Tutorials， 2014，16（4）：1801-1819. doi：10.1109/comst.2014.2319555

[10] LIU J J， KAWAMOTO Y， NISHIYAMA H. Device-to-device communications achieve efficient load balancing in LTE-advanced networks [J]. IEEE Wireless Communications， 2014， 21（2）： 57-65

[11] LEI L， ZHONG Z D， LIN C， et al. Operator controlled device-to-device communications in LTE-advanced networks [J]. IEEE Wireless Communications， 2012， 19（3）： 96-104

[12] 3GPP TR 36.814 V9.0.0. Further advancements for E-UTRA physical layer aspects [R]. 3GPP， Tech. Rep.， 2010

[13] HASAN M， HOSSAIN E， KIM D. Resource Allocation Under Channel Uncertainties for Relay-Aided Device-to-Device Communication Underlaying LTE-A Cellular Networks [J]. IEEE Transactions on Wireless Communication， 2014， 13（4）： 2322-2338

[14] YIN R， YU G D， ZHONG C J， et al. Distributed Resource Allocation for D2D Communication Underlaying Cellular Networks [C]//Proceedings of the IEEE International Conference on Communications Workshops （ICC）， 2013：138-143

[15] LEE D H， CHOI K， JEON W. Two-Stage Semi-Distributed Resource Management for Device-to-Device Communication in Cellular Networks [J]. IEEE Transactions on Wireless Communication. 2014， 13（4）： 1908-1920

[16] TSAI A H， WANG L C， HUANG J H. Intelligent Resource Management for Device-to-Device （D2D） Communications in Heterogeneous Networks [C]//Proceedings of the Wireless Personal Multimedia Communications（WPMC）， 2012： 75-79