Begreppet enhet-till-enhet (D2D) kommunikation underliggande cellulära nätverk öppnar upp potentiella fördelar för att förbättra systemets prestanda men medför också nya utmaningar, såsom interferenshantering. I detta dokument föreslår vi en prissättningsram för interferenshantering från D2D-användare till det cellulära systemet, där basstationen (BS) skyddar sig (eller dess betjänande cellulära användare) genom prissättning av de cross-tier-störningar som orsakas av D2D-användare. Ett Stackelberg spel är formulerat för att modellera interaktioner mellan BS och D2D-användare. Särskilt, BS sätter priser för att maximera sina intäkter (eller någon önskad nytta) under förutsättning att en interferens temperaturrestriktion. För givna priser anpassar D2D-användarna konkurrenskraftigt sina strategier för maktfördelning för individuell nyttomaximering. Vi analyserar först konkurrensen bland D2D-användare genom icke-kooperativ spelteori och en iterativ-baserad distribuerad kraftalgoritm föreslås. Sedan, beroende på hur mycket nätverksinformation BS vet, utvecklar vi två optimala algoritmer, en för enhetlig prissättning med begränsad nätverksinformation och den andra för differentierad prissättning med global nätverksinformation. Den enhetliga prissättningsalgoritmen kan genomföras på ett fullständigt distribuerat sätt och kräver minsta möjliga informationsutbyte mellan BS- och D2D-användarna, och den differentierade prissättningsalgoritmen fördelas delvis och kräver ingen iteration mellan BS- och D2D-användarna. Därefter föreslås ett icke-optimalt differentierat prissättningssystem för att minska komplexiteten och det kan genomföras på ett fullständigt distribuerat sätt. Omfattande simuleringar genomförs för att verifiera den föreslagna ramen och algoritmer. Index Terms-Device-to-Device (D2D), interferenshantering, distribuerad strömfördelning, prissättning och spelteori. Infrastrukturbaserade och ad hoc-nät kan uppnå bättre prestanda än i ett rent cellulärt eller ad hoc-nät [2]– [5]. Mycket nyligen har D2D i cellulära nätverk studerats och standardiserats av Tredje generationens partnerskapsprojekt (3GPP) Long Term Evolution Advanced (LTE-A) [6], [7]. D2D-aktiverade cellulära nätverk innebär dock nya utmaningar som skiljer sig helt från dem i antingen cellulära nät eller ad hoc-nät, och därmed avsevärt komplicerar nätverksdesignen. En av de viktigaste frågorna är interferenshantering. Med spektrumåteranvändning kan D2D-kommunikation förbättra spektraleffektiviteten och därmed förbättra systemgenomströmningen. Intracellinterferens kan dock vara allvarlig förutom intercellinterferens, eftersom D2D-kommunikation också orsakar störningar för de cellulära nätverksanvändarna. Därför måste metoder för effektiv interferenshantering och samordning utvecklas till både cellulära och D2D-användare för att dra full nytta av D2D-kommunikation. Å andra sidan är det viktigt att garantera att D2D-kommunikation inte skapar skadlig störning av cellulär kommunikation eftersom cellulära nät fungerar på licensierade band. Detta liknar kognitiva radiosystem, och en av de största skillnaderna är att D2D-kommunikation kan styras av cellulär basstation (BS) [3]–[5], [8], medan sekundära användare inte kontrolleras av primära användare i kognitiva radionät. Det finns flera arbeten för störningshantering i D2D-kommunikation [9]- [13]. Till exempel formulerade författare i [9] kanaltilldelningsproblem som ett blandat heltal icke-linjär programmering och föreslog en girig heuristisk algoritm för att maximera total genomströmning samtidigt som signal-till-interference-plus-bruse ratio (SINR) krav på alla användare. Under [10] undersöktes effektallokering för genomströmningsmaximering med minimala och maximala SINR-begränsningar. Både [9] och [10] antog att en kanal kan upptas av högst ett D2D-cellulärt användarpar. Interferenshanteringssystem lades fram i [11] på grundval av ett fördefinierat begränsat område för interferens. Författarna i [12] antog en kombinatorisk auktion metod för att tilldela de cellulära användarnas kanaler till D2D-användare för total genomströmning maximering. Optimalt centraliserat och distribuerat lägesval mellan mobilkommunikation och D2D-kommunikation för varje användare undersöktes i [13]. Gemensam kanal och elallokering med användning av kombinatorisk auktion studerades också [14] och [15]. I ett realistiskt spektrumdelningsnätverk kan D2D-tierns och celltierns intressen vara inkonsekventa på grund av interferens mellan olika nivåer (dvs. D2D-till-cellulära och cellulära-till-D2D). I detta syfte syftar vi i detta dokument till att gemensamt optimera de eventuellt motstridiga målen för de två nivåerna, nämligen
Genom att införa begreppet interferenstemperaturrestriktion i D2D-nätverk modellerade författarna i REF interaktionen mellan D2D-tier och cellnivå som ett Stackelberg-spel, där BS säljer interferens till D2D-par för att maximera dess nytta medan D2D-par köper interferens från BS och konkurrensen mellan D2D-par formuleras som ett icke-kooperativt maktkontrollspel.
Interference-Constrained Pricing for D2D Networks
{'venue': 'IEEE Transactions on Wireless Communications', 'journal': 'IEEE Transactions on Wireless Communications', 'mag_field_of_study': ['Mathematics', 'Computer Science']}