探究無線通信網(wǎng)絡(luò)中的D2D技術(shù)發(fā)展

劉永喆 國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局通信發(fā)明審查部交換系統(tǒng)處

前言：蜂窩通信的第一代技術(shù)實(shí)現(xiàn)移動電話系統(tǒng)的語音服務(wù)應(yīng)用，到如今已經(jīng)形成大規(guī)模的第四代移動數(shù)據(jù)、移動多媒體系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展。在當(dāng)前的發(fā)展階段，移動終端的普及，通信信息容量的爆炸式增長，使得通信技術(shù)必須要向著更高要求發(fā)展，業(yè)界對接下來的5G無線通信技術(shù)有極大的關(guān)注，希望5G技術(shù)能夠在網(wǎng)絡(luò)容量、資源利用方面進(jìn)一步的提高。

1 D2D通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的意義

D2D通信技術(shù)建立在蜂窩通信的基礎(chǔ)上，為用戶提供臨近服務(wù)，可以實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)不經(jīng)過基站中心，直接在終端進(jìn)行傳輸，D2D技術(shù)雖然是建立在蜂窩通信的基礎(chǔ)上，但是卻與蜂窩通信在結(jié)構(gòu)上有顯著區(qū)別，無線網(wǎng)絡(luò)中的D2D技術(shù)的應(yīng)用能夠提高頻譜利用率。D2D技術(shù)通過直接在終端進(jìn)行傳輸，避免蜂窩通信用戶經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)進(jìn)行資源傳輸，進(jìn)而產(chǎn)生鏈路增益。D2D技術(shù)還能提高資源利用率，通過重復(fù)利用D2D用戶之間的資源和D2D與蜂窩網(wǎng)絡(luò)之間的資源來實(shí)現(xiàn)，兩者結(jié)合提高了頻譜利用率，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量[1]。D2D技術(shù)的應(yīng)用能夠?yàn)橛脩籼峁└鼉?yōu)質(zhì)更方便的服務(wù)，使用戶的使用體驗(yàn)得到提升，通過臨近用戶之間的數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)為用戶提供小范圍社交活動和商業(yè)活動，還能為特定用戶提供定制化業(yè)務(wù)，提升用戶的使用體驗(yàn)，這一方面已經(jīng)成為當(dāng)前和以后階段無線平臺中不可忽視的增長點(diǎn)。

2 D2D模型的發(fā)展

D2D模型的發(fā)展方向是提高數(shù)據(jù)傳輸效率，提高資源利用率，提高網(wǎng)絡(luò)容量，這就需要無線頻率資源能夠更加快速高標(biāo)準(zhǔn)地發(fā)展?，F(xiàn)如今無線頻譜資源有限，需要在有限的寬帶資源中實(shí)現(xiàn)高速率和大容量傳輸。例如在研究小區(qū)內(nèi)的D2D通信方案時(shí)，考慮到小區(qū)屬于獨(dú)立場景，將模型建立如下圖1所示。

圖 1 D2D通信在蜂窩網(wǎng)中的應(yīng)用模型

其中BS代表小區(qū)的中心基站，UE1是小區(qū)內(nèi)的用戶，D2D的鏈路由UE2和UE3構(gòu)成，而小區(qū)用戶也是蜂窩基站的通信用戶，由此D2D通信鏈路與蜂窩通信能夠進(jìn)行資源共享，提高資源利用率。另外在非正交資源模式下，基站形成多種資源分配方式，可以使整個(gè)結(jié)構(gòu)得到性能增益，基站隨機(jī)選取小區(qū)內(nèi)資源，D2D通信與蜂窩網(wǎng)絡(luò)之間產(chǎn)生隨機(jī)的干擾，基站通過選取較遠(yuǎn)的蜂窩資源用戶，使得產(chǎn)生的干擾降低。

3 D2D技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展

D2D技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展主要體現(xiàn)在用戶的使用過程上，用戶向基站提出信息通信請求，基站會將通信方式連接到D2D模式上，實(shí)現(xiàn)近距離或者是同一范圍內(nèi)的通信。例如在某個(gè)網(wǎng)絡(luò)同一熱點(diǎn)的覆蓋區(qū)內(nèi)，蜂窩基站的使用模式是通過基站提供服務(wù)下載資源，而D2D用戶不需要通過基站，通過近距離用戶共享就可以下載資源。從而縮短了傳輸距離，提高了使用效率，很大程度上減少了基站的負(fù)載壓力。D2D網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)可以使用蜂窩基站的語音服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)，除此之外D2D技術(shù)的應(yīng)用還涉及到室內(nèi)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)本地通信的便捷，用戶之間通過D2D技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信傳輸，不需要經(jīng)過基站，由此也減少了D2D基站與蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站之間的干擾。

4 D2D技術(shù)發(fā)展中體現(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)

D2D技術(shù)提供的通信模式使得每個(gè)用戶的地位相同對等，在這種構(gòu)架下，基站的負(fù)載有效降低，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)扁平化。D2D技術(shù)應(yīng)用在小區(qū)中提高了小區(qū)的通信質(zhì)量和速度，減小發(fā)射功率，降低電能損耗，延長終端電池的使用時(shí)間。在D2D技術(shù)的發(fā)展過程中也體現(xiàn)出了一些缺點(diǎn)，例如在端對端的建立機(jī)制中，在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中建立D2D網(wǎng)絡(luò)的具體實(shí)施操作是復(fù)雜的，在干擾協(xié)調(diào)方面，要真正做到有效控制才能夠使通訊效果不被影響，D2D與蜂窩網(wǎng)絡(luò)的模式切換過程復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度需要克服。D2D技術(shù)相比于復(fù)用小區(qū)內(nèi)頻譜資源認(rèn)知無線電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能夠容易實(shí)現(xiàn)監(jiān)測空閑頻譜，使得系統(tǒng)更高效地分配資源。

5 結(jié)束語

綜上所述，無線通信網(wǎng)絡(luò)中的D2D技術(shù)發(fā)展有著重要意義，能夠適應(yīng)5G通信技術(shù)節(jié)點(diǎn)密度大、服務(wù)模式復(fù)雜的特點(diǎn)。該技術(shù)能夠提高頻譜利用率，極大地優(yōu)化用戶的使用體驗(yàn)。而D2D技術(shù)要向著有效控制功率和提高資源分配率的方向發(fā)展，從而可以使得無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)能夠更好地服務(wù)大眾。