1.一种基于D2D通信的中继节点选择方法，其特征在于：所述方法包括：正式通信之前，基站先发送广播信号，基于距离与社会关系的约束，确定集群范围为源节点和目的节点两端中点为圆心、距离的一半为半径的圆形范围，集群范围内的中继节点接收到基站的广播测试信息后，返回相应的信噪比信息，同时中继节点向目的节点发送测试信号，目的节点向基站返回相应信噪比信息，依据距离与社会关系的阈值，不断剔除最小信噪比的中继节点，挑选出若干更优中继节点；

假定集群范围内，中继节点之间以及中继节点与D2D用户之间没有干扰，只受到来自基站的信号干扰，一组信道资源只能被一对D2D用户复用；

用D表示一组D2D对，D＝{D1,D2,D3,...,Dn}，其中Di表示第i个D2D对，Ps表示D2D用户的最大发射功率，Pr表示中继节点的最大发射功率，N0表示加性高斯白噪声，ηi,j表示两个设备之间的信任值，gi,j表示源节点i到目的节点j之间的信道增益，其中gi,ri表示设备i与集群范围内的第ri个中继节点间的信道增益，源节点至中继节点、中继节点至目的节点的信噪比分别表示为令

若集群内的中继节点的个数不小于2，则源节点至集群、集群至目的节点的信噪比分别表示为γs,r＝min(γs,ri),γr,d＝min(γri,d)；

将整个通信过程分为两个阶段，第一个阶段是源节点至集群内的中继节点，第二个阶段是中继节点至目的节点，频谱资源分成两等份，一个阶段使用一份，依据解码转发的原理，集群内的总信噪比为γs,r,d＝min{γs,r,γr,d}D2D链路的瞬时数据速率表示为

W表示D2D链路使用的频谱带宽，而1/2表示通信链路使用一半的频谱资源；

将EE定义为瞬时数据速率和总功率的比值，使用Pt表示整个链路中的总功率损耗，得出以下的式子D2D链路的总功率表示为

假设不同用户的电路功率相同并用Pcir表示，1/2表示在D2D链路通信过程中两个阶段的总功率损耗是独立且不同时发生的，n表示集群中中继节点的个数。

2.根据权利要求1所述的基于D2D通信的中继节点选择方法，其特征在于：当集群范围内的中继节点均不满足要求时，采用直接通信技术进行数据传输，目的节点至源节点的信噪比、瞬时数据速率和总功率损耗分别为Rs,d＝Wlog2(1+γs,d)Pt1＝Ps+Pcir

由瞬时数据速率和总功率损耗得出直接通信的EE为

3.根据权利要求2所述的基于D2D通信的中继节点选择方法，其特征在于：基于EE的最优功率优化模型用P1来表示：max

s.t.0＜Ps≤Ps

max

0＜Pr≤Pr

ηi,j∈{0,1},i∈D,j∈nγs,r,d≥γd,

α∈{0,1}

max max

Ps 和Pr 分别表示源节点的最大发射功率和中继节点的最大发射功率，γd表示链路进行通信的最小信噪比要求，α表示系统的工作系数；

opt opt

对于P1问题分为两种情况，当α＝1时，只进行中继通信，为求解出最优功率Ps 和Pr ，做出两种假设，假设如下：假设1：当γs,r,d＝min{γs,r,γr,d}＝γs,r，即Φs,r≤Φr,d，则P1中的目标函数改写为由当前的假设可知，当PsΦs,r≤PrΦr,d，Pr的最大值为假设2：当γs,r,d＝min{γs,r,γr,d}＝γr,d，即Φr,d≤Φs,r，则P1中的目标函数改写为由当前的假设可知，当PrΦr,d≤PsΦs,r，Pr的最大值为由以上两个假设可知，当且仅当γs,r＝γr,d时，EE取得最大值。

4.根据权利要求3所述的基于D2D通信的中继节点选择方法，其特征在于：使用opt opt替换P1问题中的目标函数，获得最优功率Ps 和Pr ，问题P1被等价改写为问题P2：

max

s.t.0＜Ps≤Ps

max

0＜Pr≤Pr

ηi,j∈{0,1},i∈D,j∈nγs,r,d≥γd

PsΦs,r≤PrΦr,d。

5.根据权利要求4所述的基于D2D通信的中继节点选择方法，其特征在于：问题P2根据理论方法转化为问题P3，其中U＝Wlog2(1+PsΦs,r)‑q(Ps+nPr+2(n+1)Pcir)γs,r,d≥γd,

当且仅当U＝0时，EE取得最大值，其中，q为EE最大值的一个临时最优解。

6.根据权利要求5所述的基于D2D通信的中继节点选择方法，其特征在于：证明U是一个凹函数，首先对函数U分别求Ps和Pr的一阶偏导数，得到以下公式对一阶偏导数再次求导，得到U的黑森矩阵如下黑森矩阵的一阶顺式主子式为复数，二阶顺式主子式为零，黑森矩阵是一个负半定矩阵，函数U是一个凹函数，能够取得最大值；

证明之后，使用 替换问题P3中的Pr，再对函数U求关于Ps的偏导，得到以下式子+其中[x]表示max{0,x}，结合约束条件 将带入得出最优发射功率为

7.根据权利要求6所述的基于D2D通信的中继节点选择方法，其特征在于：Ps需要继续迭代，直至U＝0，同理，按照上述的推导，求解出Pr的最优解；当α＝0时，只进行直接通信，令将Φs,d代入到 中得问题P1根据理论方法转换为问题P4：其中Z＝Wlog2(1+PsΦs,d)‑q(Ps+Pcir)max

s.t.0＜Ps≤Ps

max

0＜Pr≤Pr

γs,r,d≥γd,

对Z求关于Ps的一阶偏导数和二阶偏导数，得到因为Z的二阶导数小于零，证明Z是一个凹函数，当 时，Z取得最大值，max

结合约束条件0＜Ps≤Ps 得

* max

Ps＝min{Ps ,Ps }

最终得出直接通信场景下源节点所需的最优发射功率。