面向5G的毫米波D2D通信技術研究

顧歷 浙江省郵電工程建設有限公司

D2D通信技術是5G移動通信傳輸技術的一項關鍵技術，該項技術在具體應用過程中的一項重要特點就是能夠在距離較近終端構建直接通信鏈路，并且在進行數據傳輸時，不需要利用基站中轉。通過對D2D通信技術進行合理應用，可以使用戶間數據傳輸速度得到提高，提高通信系統在具體應用過程中的可靠性。

1 5G網絡特點

(1）峰值速率可以達到Gbit/s標準，能夠滿足虛擬現實，以及高清視頻等大數據數傳需求。

(2）具有超大網絡容量，可以滿足物聯網通信的具體需求。

(3）用戶對5G進行應用，體驗速度可以達到100Mbit/s。

(4）連接密度和流量密度都得到了幅度提升，使用戶在對其進行應用過程中能夠具有更好地應用體驗。

2 毫米波通信的特點

(1）毫米波波長極端，可以對自適應波束賦形和MIMO技術等各種空間處理技術進行應用，從而可以得到良好的保密性和方向性。

(2）能夠分配更大帶寬。

(3）具有豐富的頻譜資源，不同頻段距離相對較近，這也致使不同頻段在是實際應用期間，有著相似性質。

(4）空間傳輸過程中會發生較大損耗，并且有著較強的抗干擾能力。需要注意的是，因為自由空間傳播損耗情況與載波頻平方成正比關系，這就導致毫米通信傳播過程中發生的損耗量與低頻通信相比更高，同時，該特性的存在，也起到了減小同頻干擾的作用。

毫米波波長短的特性致使其在遇到障礙物時，發生的衍射效果相對較差，并且其穿透物體能力相對較弱，因此，在具體應用期間，經常會發生阻擋效應，這一情況的存在，會導致毫米波在蜂窩移動通信系統中的具體傳播遭受到了較為嚴重的限制。

低頻段通信期間，為了實現高速傳輸，獲取更大網絡容量，人們在對該項內容進行研究過程中，從物理層面提出了許多方法，試圖對存在的問題加以解決，例如信道編碼技術、多天線技術等。但是，從實際情況來看，從物理層面入手，難以獲取更多增益，這就無法滿足人們對網絡環境不斷提高的需求，因此，在日后發展過程中，相關工作人員必須不斷加強對可用頻譜的探索。通過對毫米波通信技術的應用，使兩用戶之間的傳播速率達到Gb/s成為了可能。

3 毫米波D2D通信技術分析

合理的將毫米波與D2D通信技術兩者進行結合，從而使揮毫米波通信與D2D通信兩者的優勢得到全面發揮，這是5G移動通信發展過程中，人們重點研究的一項內容。毫米波通信中，相近用戶可以對D2D通信技術進行應用，并且能夠實現并發傳輸，這可以使系統在具體運行過程中的傳輸效率得到進一步提升，需要注意的是，毫米波高頻段會導致2D設備開銷。在實際問題分析過程中，依據毫米波通信到的具體空間結構，將將預編碼/組合器問題進行轉化，從而使該項問題最終轉變為稀疏數據重構問題，并且在該過程中，可以依據具體情況，提出接近最優預編碼器和組合器的具體算法，最終將其合理應用在低開銷射頻硬件中，而從實際應用情況來看也取得了不錯的應用效果。

通過對D2D通信技術的合理應用，可以使原有毫米波阻塞鏈路發生改變，最終將會變成多跳視距通信鏈路，通過這種轉變能夠使毫米波通信質量滿足應用需求，這也使該方面得到了相關研究人員的重視。設計合理路徑，進行算法、D2D并發傳輸方法選擇，可以進行多跳傳輸路徑構建，進而使系統在實際應用過程中的傳輸速率能夠得到進一步提升。

除此之外，也可以對混合通信模式進行應用，在鏈路并未發生堵塞的情況下對毫米波頻段進行應用，完成相應通信，而在其它情況下，在通信時則應對對低頻段進行應用。利用這種混合通信方式，使毫米波通信寬頻帶特點能夠得到合理發揮，同時，也有效避免了以毫米波為基礎的無線傳輸的D2D通信系統在應用過程中，由于鏈路發生阻塞情況，而導致損耗過高現象的發生。

對于中繼毫米波通信系統來說，在對其進行分析時要考慮毫米波傳輸期間，高損耗和阻塞特點，對資源的具體分配情況設計一個合理方案，從而使系統在實際應用過程中的可達速率得到提高，同時，也能夠使能量效率得到提高，并且降低了總發射功率。此外，在具體設計過程中，還要對系統總量與總發射功率兩者間的折衷進行全面考慮，只有這樣才能保證最終設計的合理性。

4 協作傳輸分析

毫米波在具體應用期間具有容易遭受阻擋、信道損耗過大等多項缺點，這也該項技術是否能夠在蜂窩移動通信網中應用遭受爭議關鍵原因。無線信號在具體傳輸過程中以大氣為介質，具體傳輸作業會受到濕度、氧氣、降雨等各項資源因素影響，這將會導致信號在傳輸過程中發生減弱。通過對現有信道測量結果進行分析可以發現，隨著無線信號頻率的增高，具體傳統過程中，發生的損耗也就越大。因此，應對針對不同區域的不同自然環境，要事先做好鏈路預算，對該區范圍內，毫米波在應用過程中的最大傳輸距離進行準確計算，從而使因為自然環境影響，而發生的毫米波鏈路中斷情況得到解決。毫米波在實際傳輸期間容易受到車輛、建筑物、人體等各種物體的阻擋，因此，在日后的研究過程中，應對加強對如何克服阻擋效應內容的研究。

毫米波無線信道與4G系統中信道環境相比，前者具有更強的指向性，局部信道質量也得到了顯著提升，但是，受阻擋效應和用戶運動影響，在傳輸期間可能會使系統通信發生中斷，可以通過預測和估計的方式有效評估鏈路通信道質量，同時，要通過動態方式對傳輸參數進行適當調整，進而實現對自適應匹配鏈路信道波動的匹配。

毫米波通信期間，受用戶干擾影響情況會大幅減低，此時，系統在運行過程中，能夠支持大量用戶進行D2D通信，也就是說系統在應用期間，能夠容納大量中繼傳輸用戶。進而對毫米波D2D通信期間的中繼選擇方案進行深入研究，從而在合理結合放大、譯碼、壓縮轉碼等中繼協議，完成對中繼選擇方法的合理合計使信號傳輸過程中有效距離得到進一步提高。

5 結束語

人們對5G的研究已經有一段時間，隨著人們對其研究的不斷深入，該項技術已經十分成熟，在2020年，5G將會實現全面商用，5G網絡中系統各項性能與4G網絡中的系統相比，都將會得到顯著提升。毫米波無線傳輸和D2D技術作為5G中的一項重要技術，其勢必會成為人們研究的一項關鍵內容。因此，在對5G的應用過程中，相關工作人員應對不斷加強對該項內容的研究，進而使5G的應用可以變得更加合理。