【引言】

隨著時代的發展，全球移動寬帶用戶數量激增，移動數據需求呈爆炸式增長，這對網絡能耗和成本造成了巨大的壓力。為了應對上述挑戰，已經有不少擴展通信容量、提升系統吞吐量、節省網絡能耗的技術被提出，其中，D2D通信作為5G的關鍵技術之一，受到了廣泛的關注[1]。

NOMA也是非常有潛力的5G技術，目前有著大量的研究[2]。文獻[3]提出一種基于匹配度的用戶配對方法進行最佳功率分配，提高了基于NOMA的下行多輸入多輸出(MIMO)通信系統的容納量。文獻[4]提出了一種在基于NOMA技術的D2D通信中聯合子信道與功率分配的方案。文獻[5]中使用順序凸規劃獲得了基于NOMA的D2D組的最優功率分配。文獻[6]設計了一個子載波分配算法，為D2D用戶分配上行鏈路和下行鏈路資源，然后把功率分配問題轉化為一個凸優化問題，求解出最佳的功率分配。

上述文獻均未考慮中繼技術，將中繼技術運用于蜂窩系統中，可以將一個質量較差的鏈路替換為兩個或多個質量較好的鏈路，以獲得更高的鏈路容量以及更好的覆蓋。文獻[7]提出了一個中繼輔助系統，在滿足蜂窩鏈路的最低吞吐量要求下，提升了D2D鏈路的能量效率。文獻[8]提出了一個聯合模式選擇、中繼選擇和資源分配優化的中繼輔助D2D通信系統，提升了系統吞吐量。

將NOMA和中繼結合，可顯著提高D2D系統的性能。文獻[9]研究了一個聯合NOMA和D2D的協作中繼系統，通過研究系統的遍歷總容量來分析系統的性能。文獻[10]提出一種基于信噪比（SNR）的功率分配策略，使NOMA輔助的協作中繼系統獲得更大的容量擴展。文獻[11]提出了一種基于NOMA的兩跳D2D通信復用蜂窩用戶方案，分析了系統的遍歷總容量，對比了采用OMA的傳統兩跳D2D通信系統的遍歷總容量。

上述文獻所采用的中繼都是單向中繼，本文的貢獻在于提出了一個基于NOMA的雙向中繼D2D通信系統，通過對各信號SINR的分析，計算出系統的遍歷總容量。仿真結果對比表明，本文所采用的雙向中繼模型在系統遍歷總容量上相較于單向中繼模型有顯著提升，并且采用NOMA比采用OMA性能更優越。

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【作者信息】

顧蔡晨1，王斌1，2，黃純華1，王文鼐1，2

（1.南京郵電大學 通信與信息工程學院，江蘇 南京 210003；2.南京郵電大學 寬帶無線通信與傳感網技術教育部重點實驗室，江蘇 南京 210003）