Social-Aware Joint Mode Selection and Link Allocation for Device-to-Device Communication Underlaying

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Joint mode selection and link al-location are crucial to achieve the advantage of Device-to-Device (D2D) communications in improving spectral efficiency. In practice, cellular users tend to not be totally altruistic or absolutely selfish. How to stimulate them to devote their links and how to allocate their links to D2D pair candidates efficiently are two main challenges. In this paper, we en-courage cellular users through the variable payment with regard to the social tie strength between cellular users and D2D pair candi-dates. In particular, the social tie strength is in-ferred through a graph inference model and its impact on the payment is quantified as a nega-tive exponential function. Then, we propose a resource scheduling optimization model based on the non-transferable utility coalition forma-tion game, and a distributed coalition forma-tion algorithm based on the Pareto preference and merge-and-split rule. From them, the final coalition structure is obtained, which reflects the strategy of mode selection and link alloca-tion. Numerical results are presented to verify the effectiveness of our proposed scheme.
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