1.算法仿真效果
matlab2022a仿真结果如下：
2.算法涉及理论知识概要
早期的移动通信是大区制，也就是在一个区域内建一个基站，且尽可能地提高该基站的信号覆盖范围，这种方法的好处是实现容易，设备简单，但由于受功率和频谱资源限制，系统容量有限，而且扩大容量很困难。因此后来人们提出了小区的方法，即将一个区域划分成很多小的区域，即小区，每个小区用一个基站来进行信号覆盖，相邻的小区使用不同的频率避免干扰，而相隔较远的小区由于基站功率有限，可以使用相同的频率且干扰程度很低，不足以对两个小区用户的通信质量产生致命的影响，这样就实现了频谱复用，大大提高了频谱资源利用率，在相同的频谱和带宽资源下，相比较大区制的方法，由于频谱的复用，系统容量得到很大的提升。
这种小区划分区域的方法使得整个区域看起来像由很多蜂巢组成，因此小区又被称之为蜂窝小区。为了实现在整个区域内各个小区之间的无缝覆盖，即用户在区域内所有地方的通信质量不受影响，各个基站之间用移动交换中心进行控制和联络，移动交换中心不仅必须确切的知道每个用户在区域中的位置，当用户从一个小区移动到另外一个小区后，移动交换中心还要实施位置切换，将用户的信息从一个小区切换到另外一个小区，当然移动交换中心还要根据业务需要，不断在各个基站之间发送控制指令和信息，由此可见小区制较之大区制在设备和技术上都要复杂得多，成本和投资也较大，但随着电子技术和计算机技术的发展，无论是硬件还是软件解决这些复杂问题都已日渐成熟，因此小区制的优点已远远胜过了它的缺点。
目前由于业务的需要，对小区覆盖不到的地方人们又提出了微小区（微蜂窝小区）的技术，与之相比，通常的小区就称之为宏小区（宏蜂窝小区）。微小区的发射功率小，覆盖范围也小，一般用于如地下室、隧道等宏小区覆盖不到的地方，作为无线覆盖的一种补充，同样的思路，还有微微小区的技术，它的功率更小，通常用于覆盖会议室等通信“热点”区域。除此之外，目前智能小区的技术也已发展起来，它是指使用智能天线的基站所产生的信号小区。智能小区除了具有通常小区的优点之外，还具备智能天线所带来的优点，例如载荷均衡方面，它可以利用智能天线的自适应特性智能判定用户位置，根据实际情况调整发送给用户的信号功率大小，以及利用智能天线的定向波束确定用户信号方向，从而有效抑制干扰信号等功能。目前智能小区的技术已经在基于LTE技术的4G网络中得到应用和发展。
为了使移动通信系统的业务容量最大，同时使移动台在各种速度时切换最少，除了最大限度地提高频谱效率外，对于移动台诸如移动特性、输出功率及所用业务类型等不同参数，使用不同类型的蜂窝可能是有利的。同一地理区域同时运用不同类型的蜂窝是可能的。
根据小区覆盖的大小，蜂窝大体可分成巨区、宏区、微区及微微区，这些蜂窝类型的一些参数包括蜂窝小区半径、终端速度、安装地点、运行环境、业务量密度和适应系统。小区半径决定了无线电可靠的通信范围，它与输出功率、业务类型、接收灵敏度、编码及调制等有关，终端速度为基站与移动台的相对速度，与移动特性有关，其大小决定了区间切换的次数，基站的安装高度与蜂窝半径有关．半径越大安装高度也越大。
蜂窝小区是GSM网获取位置信息来实现位置服务的主要定位技术。它是基于Cell-ID的定位技术，是美国E911无线定位呼叫的第一阶段采用的技术，也是在无线网络中应用最广泛的定位技术。这种技术不需要对手机或网络做较大的改动，因此能够在现有手机的基础上构造位置查找系统。它通过采集移动台所处的小区识别号（Cell-ID号）来确定用户的位置。只要系统能够采集到移动台所在小区基站在地图上的地理位置，以及小区的覆盖半径，则当移动台在所处小区注册后，系统就会知道移动台处于哪一小区。这种技术的定位精度取决于所在小区的半径，如在北京市区，基站密度较高，COO定位精度可以达到200米左右；而在郊区，基站密度较低，COO定位精度只能达到一两公里。
针对单个D2D链路与单个蜂窝链路复用相同资源的情况，Doppler[9]等以最大化吞吐量的方式进行资源优化分配，并同时保证蜂窝用户QoS需求。对多个D2D链路与多个蜂窝链路进行资源复用，全網吞吐量最大的方法，为保障蜂窝用户和D2D用户的QoS需求，通过接入控制、功率分配及二部图的最大权值匹配三个步骤进行资源优化分配。上述文献及其发展方法虽能使得系统吞吐量达到最大，且满足D2D用户和蜂窝用户的QoS需求，但未考虑D2D链路复用蜂窝链路带来的容量变化，也未考虑复用D2D势必会导致蜂窝用户性能恶化的影响。
3.MATLAB核心程序
Max_People = 10;
Step_People = 1;
Min_People = 2;
pp = 1;
for nNumofUserPerSector = Min_People:Step_People:Max_People
nNumofUserPerSector
global testbler;
RelayUser_Scheduled = [];
testbler = [];
SS = [];
%定义整个系统所涉及到的变量
dSimulationTime = 2; % 仿真TTI数200
dKmCiteToCiteDistance = 0.5; % 基站间距离 km
dCellRadius = dKmCiteToCiteDistance/sqrt(3); % 小区半径
dKmMinDistance = 0.035; % 用户和基站间的最小距离 km
nNumofCell = 19; % 系统中的小区数19
nNumofSector = nNumofCell*3; % 系统中的扇区数
nTotalNumofUser = nNumofSector*nNumofUserPerSector; % 系统内总用户数
dwBsTransmitPower = 40; % 基站总发送功率 W (46dBm)
dwRNTransmitPower = 2; % 中继总发送功率 W (33dBm)
dwMsTransmitPower = 0.25; % 移动台发送功率 W
ddBBSNoisefigure = 5; % 基站热噪声指数 dB
ddBUENoisefigure = 7; % 移动台热噪声指数 dB
ddBRNNoisefigure = 6; % 中继热噪声指数 dB
ddBmThermalNoise = -174; % 热噪声指数 dBm/Hz
dHzSubcarrierBandWidth = 15000; % 子载波带宽 Hz
dMHzCarrierFrequency = 2000; % 载波频率 MHz
dUserVelocity = 0; % 用户移动速度 km/h
ddBShadowFadingStdBS2UE = 8; % 阴影衰落标准差BS2UE dB
ddBShadowFadingStdBS2RN = 3.4; % 阴影衰落标准差BS2RN dB (16j中为3.4dB,LTE-A中为6dB）
ddBShadowFadingStdRN2UE = 10; % 阴影衰落标准差RN2UE dB
dShadowFadowCorrelation = 0.5; % 阴影衰落相关系数
ddBBSTransmitAntennaGain = 14; % BS发送天线增益 dB
ddBRNCoverageAntennaGain = 5; % RN覆盖天线增益 dB
ddBRNDonorAntennaGain = 23; % RN施主天线增益 dB
ddBUEReceiveAntennaGain = 0; % UE接收天线增益 dB
ddBPenetrationLoss2UE = 20; % 到UE的穿透损耗 dB
ddBPenetrationLoss2RN = 0; % 到RN的穿透损耗 dB
dwPerSubcarrierWhiteNoise = 10^((ddBmThermalNoise-30)/10)*dHzSubcarrierBandWidth; % 每个子载波上的白噪声 W
dBER_Target = 10^(-1); % 目标误比特率
dSNR_gap = -log(5*dBER_Target)/1.5; % Tao
.......................................................................................
figure(4);
%计算平均用户吞吐量
MM = Min_People*nNumofSector:Step_People*nNumofSector:Max_People*nNumofSector;
plot(MM,Plot_AvrgThroughput2,'-bs',...
'LineWidth',1,...
'MarkerSize',7,...
'MarkerEdgeColor','k',...
'MarkerFaceColor',[0.0,0.9,0.0]);