本站小編為你精心準備了無線通信網絡中的D2D技術發展參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要:

分析了當前無線通信技術的局限性,以及分析未來無線通信技術的需求和演進方向;在分析未來通信技術特點的基礎上,介紹了面向5G的關鍵候選技術——設備到設備通信D2D技術,并分析了D2D技術的原理、網絡架構,以及D2D技術的應用效果。最后,在未來的無線通信中,提出D2D技術將主要從高用戶密度下的D2D機制、功率控制、資源分配三個方向發展。

關鍵詞:

D2D；高用戶密度；功率控制；資源分配

1D2D通信的重要性

蜂窩通信經歷了從第1代以話音業務為代表的模擬式移動電話系統,到正大規模商用的第4代(4G)以移動數據、移動計算及移動多媒體為代表的無線寬帶系統的持續演進。當前階段,隨著智能終端的快速普及以及網絡通信容量的爆炸式增長,面向5G的無線通信技術的演進需求也更加明確及迫切,開始受到業界極大的關注。在面向5G的無線通信技術的演進中,一方面,傳統的無線通信性能指標,比如網絡容量、頻譜效率等需要持續提升以進一步提高有限且日益緊張的無線頻譜利用率;另一方面,更豐富的通信模式以及由此帶來的終端用戶體驗的提升以及蜂窩通信應用的擴展也是一個需要考慮的演進方向。作為面向5G的關鍵候選技術,D2D具有潛在的提高系統性能、提升用戶體驗、擴展蜂窩通信應用的前景,受到廣泛關注[1-6]。

2D2D通信的原理及意義

2.1D2D通信原理

基于蜂窩通信網絡的D2D通信,或稱為鄰近服務(ProximityService,ProSe),是指用戶數據可不經基站中轉而直接在終端之間傳輸。D2D通信與傳統的蜂窩通信網絡架構有顯著區別,如圖1所示。蜂窩通信網絡引入D2D通信,基站只負責用戶之間的控制信令,極大地減輕基站側的傳輸負擔,提升頻譜效率,降低終端發射功率,同時可以提高網絡吞吐量,滿足用戶對高數據速率業務的需求[7-9]。當移動通信基礎設施受到損壞(如地震破壞、人為破壞等),或在蜂窩通信網絡的覆蓋盲區,終端通過D2D技術實現與其它終端的通信,甚至可以通過其它終端中繼接入蜂窩通信網絡[10-11]。

2.2D2D通信的意義

(1)提高頻譜利用率。在D2D通信模式下,用戶數據直接在終端之間傳輸,避免了蜂窩通信中用戶數據經過網絡中轉傳輸,由此產生鏈路增益;其次,D2D用戶之間以及D2D與蜂窩之間的資源可以復用,由此可產生資源復用增益;通過鏈路增益和資源復用增益則可提高無線頻譜資源的效率,進而提高網絡吞吐量。(2)提升用戶體驗。隨著移動通信服務和技術的發展,具有鄰近特性的用戶間近距離的數據共享、小范圍的社交和商業活動以及面向本地特定用戶的特定業務,都在成為當前及下階段無線平臺中一個不可忽視的增長點。基于鄰近用戶感知的D2D技術的引入,有望提升上述業務模式下的用戶體驗。(3)擴展通信應用。傳統無線通信網絡對通信基礎設施的要求較高,核心網設施或接入網設備的損壞都可能導致通信系統的癱瘓。D2D通信的引入使得蜂窩通信終端建立AdHoc網絡成為可能。當無線通信基礎設施損壞,或者在無線網絡的覆蓋盲區,終端可借助D2D實現端到端通信甚至接入蜂窩網絡,無線通信的應用場景得到進一步的擴展。值得注意的是,D2D通信在3GPPLTE系統中的標準化工作已經從LTERelease-12版本開始討論。遺憾的是,LTERelease-12系統的d2d通信是一個只包括廣播通信模式的功能非常有限的版本。D2D的潛在增益及應用場景需要在未來的5G系統中進一步發掘。

3D2D通信研究現狀

D2D通信作為4G以及未來5G技術中的一項關鍵技術,一直備受關注,3GPP組織從2013年4月的RAN1#72BIS會議開始,著重對D2D技術進行研討,D2D技術日趨成熟。與物聯網中的M2M(Machine-to-Machine)概念類似,D2D旨在使一定距離范圍內的用戶通信設備直接通信,以降低對服務基站的負荷。在D2D技術出現之前,已有類似通信技術出現,如10幾年前的藍牙(短距離時分雙工通信),Wi-FiDirect(更快的傳輸速度和更遠的傳輸距離)和高通提出的FlashLinQ技術(極大地提高了Wi-Fi的傳輸距離)。后兩種技術由于各種原因都沒能大范圍商用,而3GPP組織致力研究的D2D技術會在一定程度上彌補點對點通信的短板。對于其它不依靠基礎網絡設施的直通技術而言,D2D更加靈活。既可以在基站控制下進行連接及資源分配,也可以在無網絡基礎設施的時候進行信息交互。最近又提出一種中繼情況,處于無網絡覆蓋情況下的用戶可以把處在網絡覆蓋中的用戶設備作為跳板,從而接入網絡。3GPP組織制定的Release12版本中,將D2D定義為LTEDevicetoDeviceProximityServices,并通過TR36.843技術報告不斷完善D2D的標準[12]。

4D2D通信網絡的發展趨勢與關鍵技術

4.1高用戶密度下的D2D機制

未來無線通信的特點是高密度,大流量的無線網絡需求,而目前的無線網絡中,的基站大都由專有平臺開發,運營商很難實現大量基站的統一管理和維護,需要大量專業人員來維護這些不兼容的平臺,這將導致網絡的運營和維護成本又進一步增加。因此未來5G技術已經將新型網絡架構作為其關鍵技術,而D2D技術在新型網絡構架下的具體機制就成為一個有意義的研究方向。

4.2資源分配

由于共享無線信道資源是無線通信的特點,而D2D與傳統的無線通信比較,其用戶的模式不僅有傳統的用戶到基站的通信方式,而且還有用戶之間直連的通信模式。再加上未來通信的特點是用戶密度高,業務流量大,用戶業務多樣的特點,這就使得網絡中的資源分配更加復雜,因此研究這種情況下的無線資源分配就會成為一個有意義的研究方向。

4.3功率控制

隨著無線通信技術的發展以及移動設備成本的降低,移動終端用戶的數量呈現迅速增加的狀態,而這就會帶來終端之間的相互干擾,需要對終端進行功率控制,一方面保證用戶能夠正常的通信,另一方面降低用戶之間的干擾。而應用D2D以后,使得網絡狀態變得更加復雜,因此適應該種環境的功率控制就成為一個有意義的研究方向。

5結語

未來的5G通信技術特點是節點密度大,業務類型繁雜,而D2D通信技術正是適應了改應用特點,從而必將成為未來5G的關鍵技術之一,本文在介紹了D2D技術原理的基礎上對D2D技術的技術特點進行分析,得出該技術具有提高頻譜利用率、提高用戶體驗和擴展用戶應用的特點,并且結合未來5G網絡的特點提出高用戶密度特點下的D2D機制,以及功率控制和資源分配是未來D2D技術的重要發展方向。

參考文獻：

[7]西安電子科技大學.一種基于負載的小區間D2D用戶模式選擇方法.中國:103313309[P].2013-09-18.

[8]上海交通大學.蜂窩系統中基站輔助控制的D2D通信方法.中國:103338452[P].2013-10-02.

[9]華為技術有限公司.基于稀疏多維擴頻的終端協作的系統和方法.中國:104838371[P].2015-08-12.

[10]浙江大學.宏蜂窩與小蜂窩異構網絡下的用戶接入方法.中國:103442409[P].2013-12-11.

[11]富士通株式會社.無線通信系統.中國:104080097[P].2014-10-01.

作者：梁瑋 李云鵬 覃鳳謝 單位：國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心審查業務部 重慶郵電大學通信與信息工程學院