基于NOMA的两跳D2D通信容量扩展

徐高峰，王 斌，2，王文鼐，2

1.南京邮电大学 通信与信息工程学院，江苏 南京 210003

2.南京邮电大学 宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室，江苏 南京 210003

随着移动用户对数据传输的需求不断提高，各种新技术不断被提出。D2D通信具有符合新一代网络要求的诸多优点，如提高频谱效率，减小通信延迟，降低基站侧流量负载等［1］。此外，非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA）以其独特的优势，也被越来越多地研究，与传统的正交多址接入相比，NOMA可以接入更多的用户，通过功率域的连续干扰消除（SIC）将混合的用户间干扰消除掉，提高频谱效率和小区边缘吞吐量［2］。

在蜂窝系统中，NOMA技术能运用到各个网络节点中，现阶段已经有了大量的研究，文献［3］提出了一种新的NOMA辅助D2D接入方案，通过对蜂窝用户和D2D用户的解码阈值的约束，可以最大化系统的连通性。文献［4－5］研究了使用NOMA的协调直接和中继传输，提供了中继解码转发（DF）策略下的中断概率和遍历总容量的解析式，结果表明所提方案与非协调的直接和中继传输相比，性能显著提升。但是作者研究的系统模型不具有普遍性，仅仅研究了蜂窝用户的情况。文献［6］提出了一种使用NOMA的D2D辅助协作中继系统，并根据不同的功率分配因子进行功率分配，证明了所提方案大大提高了可达速率，但是作者并未考虑中继选择的问题。

此外，在蜂窝系统中加入中继，不仅能提高系统的覆盖范围，也能在一定程度上提高小区边缘用户的服务质量（QoS）。文献［7］研究了在上行和下行信道中使用最短路径路由算法进行多跳D2D通信，利用最小跳数选择中继，得出在不同情况下，常规蜂窝通信和D2D通信的中断概率。……