协作式D2D通信的双时间尺度资源分配：一种匹配博弈方法
信息论
2020-12-08 v1 math.IT
摘要
在本文中，我们考虑一种协作式设备到设备（D2D）通信系统，其中D2D发送端（DT）作为中继来辅助密集化的蜂窝网络用户（CU）以提升传输服务质量（QoS）。所提出的系统实现了双赢局面，即改善无法满足其速率需求的CU的频谱效率，同时为D2D对提供频谱接入。与以往工作不同，为降低开销，我们设计了一种新颖的双时间尺度资源分配方案，其中CU与D2D对的配对在长时间尺度上决定，而CU与D2D对的传输时间在短时间尺度上确定。具体而言，为刻画每个潜在CU-D2D对的长期收益，我们基于瞬时信道状态信息（CSI）研究决定传输时间的最优协作策略。我们证明该最优策略是一种可通过二分搜索实现的阈值策略。由于CU和D2D对均为自利的，仅当它们同意相互协作时才进行配对。因此，为研究CU和D2D对的协作行为，我们基于每个可能配对的最优协作策略所获得的长期收益，将配对问题建模为一个匹配博弈。此外，与D2D网络中大多数先前的匹配模型不同，我们允许CU与D2D对之间的转移支付以提升性能。为解决配对问题，提出了一种分布式算法，其收敛到一个\epsilon-稳定匹配。我们展示了该算法的最优性与计算复杂度之间存在权衡。我们还从D2D对单边偏离的鲁棒性角度分析了该算法。最后，仿真结果验证了所提匹配算法的有效性。
引用
@article{arxiv.2012.03031,
title = {Two-Timescale Resource Allocation for Cooperative D2D Communication: A Matching Game Approach},
author = {Yiling Yuan and Tao Yang and Yulin Hu and Hui Feng and Bo Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.03031},
year = {2020}
}
备注
15 pages, has been submitted to TVT, minor revision. arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1810.13116