探究無線通信網絡中的D2D技術發展

劉永喆 國家知識產權局專利局通信發明審查部交換系統處

前言：蜂窩通信的第一代技術實現移動電話系統的語音服務應用，到如今已經形成大規模的第四代移動數據、移動多媒體系統的持續發展。在當前的發展階段，移動終端的普及，通信信息容量的爆炸式增長，使得通信技術必須要向著更高要求發展，業界對接下來的5G無線通信技術有極大的關注，希望5G技術能夠在網絡容量、資源利用方面進一步的提高。

1 D2D通信網絡技術發展的意義

D2D通信技術建立在蜂窩通信的基礎上，為用戶提供臨近服務，可以實現用戶數據不經過基站中心，直接在終端進行傳輸，D2D技術雖然是建立在蜂窩通信的基礎上，但是卻與蜂窩通信在結構上有顯著區別，無線網絡中的D2D技術的應用能夠提高頻譜利用率。D2D技術通過直接在終端進行傳輸，避免蜂窩通信用戶經過網絡中轉進行資源傳輸，進而產生鏈路增益。D2D技術還能提高資源利用率，通過重復利用D2D用戶之間的資源和D2D與蜂窩網絡之間的資源來實現，兩者結合提高了頻譜利用率，提高網絡吞吐量[1]。D2D技術的應用能夠為用戶提供更優質更方便的服務，使用戶的使用體驗得到提升，通過臨近用戶之間的數據共享，實現為用戶提供小范圍社交活動和商業活動，還能為特定用戶提供定制化業務，提升用戶的使用體驗，這一方面已經成為當前和以后階段無線平臺中不可忽視的增長點。

2 D2D模型的發展

D2D模型的發展方向是提高數據傳輸效率，提高資源利用率，提高網絡容量，這就需要無線頻率資源能夠更加快速高標準地發展。現如今無線頻譜資源有限，需要在有限的寬帶資源中實現高速率和大容量傳輸。例如在研究小區內的D2D通信方案時，考慮到小區屬于獨立場景，將模型建立如下圖1所示。

圖 1 D2D通信在蜂窩網中的應用模型

其中BS代表小區的中心基站，UE1是小區內的用戶，D2D的鏈路由UE2和UE3構成，而小區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，可以使整個結構得到性能增益，基站隨機選取小區內資源，D2D通信與蜂窩網絡之間產生隨機的干擾，基站通過選取較遠的蜂窩資源用戶，使得產生的干擾降低。

3 D2D技術應用的發展

D2D技術應用的發展主要體現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，實現近距離或者是同一范圍內的通信。例如在某個網絡同一熱點的覆蓋區內，蜂窩基站的使用模式是通過基站提供服務下載資源，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載壓力。D2D網絡通信技術可以使用蜂窩基站的語音服務和數據服務，除此之外D2D技術的應用還涉及到室內環境，實現本地通信的便捷，用戶之間通過D2D技術實現通信傳輸，不需要經過基站，由此也減少了D2D基站與蜂窩網絡基站之間的干擾。

4 D2D技術發展中體現的優缺點

D2D技術提供的通信模式使得每個用戶的地位相同對等，在這種構架下，基站的負載有效降低，實現網絡扁平化。D2D技術應用在小區中提高了小區的通信質量和速度，減小發射功率，降低電能損耗，延長終端電池的使用時間。在D2D技術的發展過程中也體現出了一些缺點，例如在端對端的建立機制中，在蜂窩網絡中建立D2D網絡的具體實施操作是復雜的，在干擾協調方面，要真正做到有效控制才能夠使通訊效果不被影響，D2D與蜂窩網絡的模式切換過程復雜，實現難度需要克服。D2D技術相比于復用小區內頻譜資源認知無線電技術的優點是能夠容易實現監測空閑頻譜，使得系統更高效地分配資源。

5 結束語

綜上所述，無線通信網絡中的D2D技術發展有著重要意義，能夠適應5G通信技術節點密度大、服務模式復雜的特點。該技術能夠提高頻譜利用率，極大地優化用戶的使用體驗。而D2D技術要向著有效控制功率和提高資源分配率的方向發展，從而可以使得無線網絡通信技術能夠更好地服務大眾。