多对一Gale-Shapley算法优化D2D通信资源分配：高效保障QoS与频谱利用

本文主要探讨了在D2D通信复用异构蜂窝网络环境中，如何有效地解决上行信道干扰以及频谱资源优化的问题。作者提出了一个基于多对一Gale-Shapley算法的D2D通信资源分配方案。这个方案的核心思想是允许多个D2D用户共享一个蜂窝用户的信道资源，但通过设置信干噪比(SINR)阈值，确保每个用户的通信服务质量(QoS)得到保障。在设计过程中，首先构建了D2D用户与信道之间的偏好列表，这种列表反映了用户对于信道质量和可用性的优先级。Gale-Shapley算法在此被巧妙地应用，通过交替匹配的方式，逐步为每个D2D用户分配最适合的信道，同时考虑到整体系统的总容量最大化。 Gale-Shapley算法在此场景中的运用，是一种经典的婚介市场模拟方法，将蜂窝用户视为供方，D2D用户视为求方，通过双方协商和优化，找到最优的配对组合。这种方法的优势在于算法具有良好的收敛性，即快速找到一个稳定的匹配状态，且其复杂度相对较低，对于大规模系统来说，效率较高。 仿真结果验证了这一方案的有效性，它不仅能有效地抑制上行信道的干扰，而且能保持较高的频谱利用率，使得系统的总容量接近最优解。这对于实现实现D2D用户和蜂窝用户间的频谱资源共享，提升网络的整体性能具有重要意义。此外，文章还强调了研究的理论基础，包括D2D通信、Gale-Shapley算法、异构蜂窝网络以及资源分配等关键概念，这些都是当前无线通信领域的重要研究内容。 本文的研究为解决D2D通信在异构蜂窝网络中的资源分配问题提供了一个创新的策略，对于提升网络效率，保证服务质量，优化频谱利用，以及推动未来无线通信技术的发展具有积极的指导作用。