3.2　系统模型与问题形成

3.2.1　系统模型

图3-1所示为支持D2D通信的两层HetCNets（MBS、FBS）。由于频谱资源稀缺，多个D2D对或毫微微蜂窝用户设备（Femto User Equipment，FUE）复用同一信道在提高频谱利用率的同时，也带来了严重的同信道干扰问题[11]。利用正交频分多址接入（Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA）技术，使得同一个小区内的用户设备（User Equipment，UE）之间没有小区内干扰[12]。在HetCNets中，假设一个MBS位于小区中心，其半径为R。上行UE均匀分布在小区内，用={i=1,2,…,N}表示。此外，使用能够建模大规模无线网络的随机几何图形，并捕捉网络拓扑对网络性能的影响[13,14]。为了便于分析，使用两个独立的齐次泊松点过程（Homogeneous Poisson Point Process，HPPP）对D2D对和FUE的空间分布进行建模，该模型是一个拓扑结构。两个独立的HPPP分别记为Φd和Φs，其密度则分别用λd和λs表示，参数λd和λs均与每个小区的平均D2D/Femto连接数有关，即

图3-1　支持D2D通信的两层HetCNets

为了不失一般性，假设在MBS处已知系统所有的信道状态信息（Channel State Information，CSI）[15]。HetCNets信道为，其中为瑞利衰落系数，为终端x到终端y之间的距离，α是路径损耗指数。

用户在MBS、第j个DR和FBS处的接收信号分别为

式中，Pk, k∈{i,j,s}表示终端k的发射功率；sk表示终端k的发射信号；N0表示噪声功率；下标B、f、i、j和s分别代表MBS、FBS、第i个UE和第j个D2D以及第s个FUE；下标t和r分别表示D2D用户的发射端（D2D Transmitter，DT）和接收端（D2D Receiver，DR）。

根据以上描述可知，第i个UE在MBS端，第j个DT处，以及第s个FUE在FBS端的SINR分别为

式中，表示D2D在MBS上对UE的干扰；表示FUE在MBS上对UE的干扰；第j个D2D用户会受到公用一个蜂窝链路资源的不同用户干扰，分别为所复用同一资源的UE的干扰，FUE的干扰，还有除j以外的其他D2D对的干扰；第s个FUE则同样受到UE的干扰，还有除s以外其他FBS的FUE的干扰，以及D2D用户的干扰。