鄧憶蕾

摘要：由于移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，第三代的移動(dòng)通信技術(shù)及設(shè)備已經(jīng)從最開始的理論性逐漸的走向了商用。在整個(gè)移動(dòng)通信的業(yè)界中，各大通信業(yè)的巨頭們加大了對(duì)下一代無線通信網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)和探索，比如“3GPP”的長期演進(jìn)（LTE），以及IEEE802.16m等方面的研究。不僅如此，對(duì)3GPP進(jìn)行研究的同時(shí)，對(duì)LTE-A系統(tǒng)進(jìn)行了更為深入詳細(xì)的研究。對(duì)于這些系統(tǒng)而言，無論是系統(tǒng)的演進(jìn)，還是系統(tǒng)的發(fā)展將“未來移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)（IMT-A）”作為主要的支持背景，在該范疇下展開的，如此眾多的IMT-A系統(tǒng)，在小區(qū)蜂窩的網(wǎng)絡(luò)背景下，允許支持Device-to-Device（D2D），其主要的目的是進(jìn)一步的提高頻譜利用率。文章主要針對(duì)D2D技術(shù)在LTE-A系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，首先介紹了D2D通信的原理及應(yīng)用，然后對(duì)其仿真結(jié)果進(jìn)行研究和分析，并提出展望，以期對(duì)D2D技術(shù)的良好應(yīng)用，起到相應(yīng)的參考幫助。

關(guān)鍵詞：D2D技術(shù)；LTE-A系統(tǒng)；實(shí)際應(yīng)用

所謂的D2D，其英文全稱為DevicetoDevice，其類屬于在LTE-A系統(tǒng)中，通過重用小區(qū)內(nèi)宏蜂窩用戶的資源來實(shí)現(xiàn)“端到端”通信的一項(xiàng)新型技術(shù)。這類預(yù)想未來的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，具備著十分鮮明的特征，主要有優(yōu)質(zhì)的QoS、網(wǎng)絡(luò)大容量以及移動(dòng)高速等。這些移動(dòng)系統(tǒng)本身能夠保證高吞吐量。移動(dòng)終端的功率呈現(xiàn)出來的有效性，是進(jìn)行寬帶無線連接的一個(gè)十分重要的指標(biāo)。如此眾多的IMTA系統(tǒng)，在小區(qū)蜂窩的網(wǎng)絡(luò)背景下，允許支持Deviceto_Device （D2D），其主要的目的是將頻譜利用率進(jìn)一步提升。不僅如此，IMTA系統(tǒng)本身能帶來的好處還包括很多，例如提高網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施故障的魯棒性、減輕蜂窩網(wǎng)絡(luò)的自身負(fù)擔(dān)、提升比特速率以及減少移動(dòng)終端的電池功耗等。此外，該系統(tǒng)還能夠?qū)π滦偷男》秶摹包c(diǎn)對(duì)點(diǎn)”數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行支持。

1 D2D通信的原理及應(yīng)用

1.1 D2D模型

現(xiàn)今，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)逐漸向著更為完備的方向發(fā)展。在該背景下，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸率更快、資源利用率更高、網(wǎng)絡(luò)容量更大成為了主要的發(fā)展目標(biāo)。這樣的發(fā)展形勢，對(duì)今后的無線頻譜資源的要求更為嚴(yán)格。但是，能夠進(jìn)行移動(dòng)通信應(yīng)用的相關(guān)無線頻率資源卻存在著一定的限制。所以，怎樣保證在有限的帶寬資源中完成數(shù)據(jù)傳輸率更快、資源利用率更高、網(wǎng)絡(luò)容量更大的三項(xiàng)目標(biāo)成為了業(yè)界研究的重點(diǎn)。

對(duì)于D2D技術(shù)而言，其能夠在移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用，進(jìn)而將網(wǎng)絡(luò)容量以及資源利用率進(jìn)行提高。任何一個(gè)D2D的通信鏈路，其本身所進(jìn)行占用的資源，和一個(gè)蜂窩通信鏈路，其本身占用的資源相同。在宏蜂窩基站的控制下D2D的通信才能夠獲得通信所需要的傳輸功率以及頻率資源。D2D通信在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行無線資源的共享時(shí)，也存在著相應(yīng)的影響因素。在對(duì)小區(qū)內(nèi)的D2D通信方案進(jìn)行深入的研究時(shí)，我們主要是設(shè)定為場景獨(dú)立小區(qū)，對(duì)D2D通信在實(shí)際的蜂窩通信中的主要模型（見圖1）。

紅色雙箭頭代表有用信號(hào)，藍(lán)色雙箭頭代表干擾信號(hào)，將BS設(shè)定為“小區(qū)中心基站”，將UEi設(shè)定為“小區(qū)內(nèi)的用戶”，在這些小區(qū)用戶當(dāng)中，UEI是與蜂窩基站通信的用戶，UE2與UE3形成一條D2D鏈路，這些小區(qū)用戶在基站的協(xié)調(diào)下能夠直接進(jìn)行相互之間的通信。宏蜂窩通信與D2D通信二者共享網(wǎng)絡(luò)資源。

1.2 D2D的應(yīng)用

《在LTE_Advanced網(wǎng)絡(luò)下的DevicetoDevice通信》中提出，當(dāng)用戶通過基站進(jìn)行D2D通信的內(nèi)容提出后，需要安裝基站發(fā)出請求后對(duì)用戶的通信方式進(jìn)行適度的內(nèi)容轉(zhuǎn)換，并轉(zhuǎn)化為D2D連接模式。D2D通信可應(yīng)用于多種通信業(yè)務(wù)，特別是在較為密集的距離內(nèi)進(jìn)行通信基礎(chǔ)的構(gòu)建和連接。如某個(gè)熱點(diǎn)覆蓋區(qū)域內(nèi)，用戶可以不經(jīng)過基站而直接共享資料。相比于通過蜂窩小區(qū)基站來提供下載業(yè)務(wù)，可以在統(tǒng)一平臺(tái)中滿足用戶最為基礎(chǔ)的服務(wù)需求，讓基站的負(fù)載壓力獲得階段性的減輕。在進(jìn)行D2D通信的同時(shí)，蜂窩基站還可以提供語音和數(shù)據(jù)服務(wù)。D2D還能應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)一些本地通信，如將D2D應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境，在系統(tǒng)覆蓋可以獲得較為優(yōu)越的范圍波及程度較深的影響。不同的用戶之間可以通過D2D通信傳輸數(shù)據(jù)。不需要通過固定網(wǎng)絡(luò)接入核心網(wǎng)。而由于穿透損耗的圖1，D2D需要建立最為適度和準(zhǔn)確的模型表現(xiàn)。

2 仿真結(jié)果

要深入解讀蜂窩網(wǎng)絡(luò)中使用D2D技術(shù)的價(jià)值性和應(yīng)用型，需要利用對(duì)LTEA系統(tǒng)的仿真來評(píng)估，并采用參數(shù)分析和對(duì)比的方式對(duì)D2D技術(shù)與不使用D2D技術(shù)的性能進(jìn)行直觀和可參照性的比較。仿真場景及具體參數(shù)配置需要對(duì)參考文獻(xiàn)的資料進(jìn)行選取和對(duì)照，獲得仿真研究必要的結(jié)果和動(dòng)態(tài)反饋，為其直觀的研究獲得實(shí)證分析意義。每個(gè)D2D用戶對(duì)在復(fù)用蜂窩小區(qū)內(nèi)通信時(shí)獲得唯一獨(dú)立用戶的對(duì)照執(zhí)行，需要在整體的執(zhí)行過程中考慮其是非正交資源分配模式，并對(duì)合理性和可控性進(jìn)行矢量方式的對(duì)比研究。

在LTE—A系統(tǒng)中使用和不使用D2D技術(shù)系統(tǒng)需要考慮單一平臺(tái)的用戶在平均吞吐量以及邊緣角度用戶的平均吞吐量兩方面的數(shù)據(jù)對(duì)比隋況。通過對(duì)其邊緣角度用戶和單一平臺(tái)的用戶在技術(shù)系統(tǒng)的平均吞吐量進(jìn)行分析，獲得其仿真結(jié)果的直接參考。從仿真結(jié)果可以看出，在使用D2D技術(shù)后，除了小區(qū)平均用戶吞吐量有明顯提升并在整體獲得提升后在邊緣比動(dòng)系數(shù)以及周邊范圍波動(dòng)下獲得良好的矢量產(chǎn)出，小區(qū)邊緣用戶的平均吞吐獲得了階段性以及持續(xù)性的改進(jìn)。通過對(duì)仿真參數(shù)配置可以得出，奇系統(tǒng)頻率相對(duì)較為穩(wěn)定，在2GHZ范圍內(nèi)進(jìn)行。帶寬數(shù)率也較為合理。在站間距上，有著500M標(biāo)準(zhǔn)的距離配置，不存在距離過于密集以及距離過于疏遠(yuǎn)的狀況。在信道模型上，采用SCME方式進(jìn)行輸入，屬于信號(hào)相對(duì)穩(wěn)定以及波動(dòng)范圍在合理范圍標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。在天線配置上，選擇2部天線進(jìn)行，可以較好的滿足通訊的基礎(chǔ)需求。

從基站天線的增益角度進(jìn)行考慮，具有15DBI變動(dòng)系數(shù)范圍，相對(duì)較為合理，且變動(dòng)的范圍也在可以控制的范圍內(nèi)進(jìn)行。在基站的天線高度布置上，選擇采用35M的標(biāo)準(zhǔn)高度。在這一高度中可以很好的保障天線的工作獲得常態(tài)的直觀表現(xiàn)。目前業(yè)務(wù)模型為FULL BUFFER，業(yè)務(wù)模型也屬于合理的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)進(jìn)行設(shè)定。

這部分小區(qū)邊緣用戶的性能增益對(duì)LTE-A這種小區(qū)間干擾嚴(yán)重的系統(tǒng)可以獲得最為低度的影響和頻率變動(dòng)。設(shè)置的合理較為優(yōu)越，不容易出現(xiàn)信號(hào)斷續(xù)和信號(hào)偏弱的情況。整體的信號(hào)量也相對(duì)可以在合理的范圍內(nèi)獲得數(shù)據(jù)傳輸有效性和持續(xù)性的建立。隨著小區(qū)邊緣用戶的性能改善，系統(tǒng)內(nèi)小區(qū)用戶的公平性可以在最為基礎(chǔ)的框架上獲得直觀和系統(tǒng)的反映。同時(shí)也避免系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定和斷續(xù)的情況。在配置合理的情況下，系統(tǒng)會(huì)在設(shè)計(jì)和設(shè)定的范圍內(nèi)進(jìn)行整體小區(qū)用戶的保障功能運(yùn)作。所以從系統(tǒng)仿真的角度來看，在LTEA系統(tǒng)中采用D2D通信是可以獲得最為優(yōu)越和最為直觀的結(jié)果反饋，并對(duì)系統(tǒng)性能有顯著的增益，同時(shí)也避免在D2D通信中獲得系統(tǒng)的基礎(chǔ)保障輸入凹。

3 D2D可研究方向及展望

D2D通信在LTEA系統(tǒng)中的應(yīng)用依舊處在建立的初期階段，所以D2D通信可研究的內(nèi)容也可以進(jìn)行持續(xù)的連續(xù)輸入。下面我們從幾個(gè)方面來對(duì)D2D在LTEA系統(tǒng)中的方案進(jìn)行相關(guān)的闡述。

如何在LTE-A系統(tǒng)中選擇D2D通信方案，可以有效的保障整體的系統(tǒng)在不間斷的情況下獲得信號(hào)強(qiáng)度的保障，包括可以是想用D2D通信，在系統(tǒng)前期設(shè)計(jì)階段獲得D2D通信方案的有效選擇和建立。D2D通信與蜂窩通信的資源復(fù)用模式。如何選擇D2D通信與蜂窩通信的資源復(fù)用方式，包括正交資源共享、同時(shí)在資源的對(duì)聯(lián)中獲得資源模式的共享建立。在資源對(duì)等以及資源交互中獲得持續(xù)的輸入。非正交資源共享或通過基站轉(zhuǎn)接等方式。D2D通信的功率控制方案。如何在基站控制D2D終端的發(fā)射功率使得D2D通信與蜂窩通信之間干擾控制在可接受的水平。

D2D通信的建立需要用戶在單一平臺(tái)中建立D2D通信，在系統(tǒng)外界影響變動(dòng)系數(shù)可以檢測以及影響程度最低情況下，進(jìn)行系統(tǒng)方式的直觀選擇.使某些特定場景下的通信變得更高效、更直接。D2D通信將成為未來網(wǎng)絡(luò)的一部分來滿足一些未來通信的特殊需求，在這種變動(dòng)范圍內(nèi)滿足未來網(wǎng)絡(luò)通信可以具備的基礎(chǔ)構(gòu)建要素，獲得系統(tǒng)變動(dòng)范圍的合理變動(dòng)。如小范圍的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等。隨著D2D研究的獲得第二次深度和廣度的變化。D2D技術(shù)將進(jìn)入較為優(yōu)越的快速變系統(tǒng)范圍。它為蜂窩網(wǎng)絡(luò)帶來的性能改善將有利于未來的寬帶高速數(shù)據(jù)的傳輸，所以D2D通信在蜂窩網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景獲得最為價(jià)值和變動(dòng)影響程度最低的表現(xiàn)。目前D2D通信在蜂窩網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在信號(hào)的穩(wěn)定以及信號(hào)輸入的持續(xù)性。

目前在D2D通信中，需要對(duì)未來網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建趨勢和發(fā)展框架有深度的把控，在可以獲得系數(shù)穩(wěn)定和系數(shù)變范圍可控中進(jìn)行廣度的建立。目前的基站轉(zhuǎn)接和資源共享都是在同一平臺(tái)和跨平臺(tái)中獲得資源的正式交互連接。

4 結(jié)語

綜上所述，目前的LTE-A系統(tǒng)需要在方案的設(shè)計(jì)中考慮對(duì)周邊用戶的需要影響因素。目前的系統(tǒng)高速互聯(lián)在數(shù)據(jù)的高速中，要保障數(shù)據(jù)具有大寬度和大數(shù)據(jù)量的交互聯(lián)系。因而D2D通信的優(yōu)勢符合其蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的前景，也對(duì)目前的高密度用戶需求不斷的提出提供了必要的現(xiàn)實(shí)參照意義和實(shí)踐參考價(jià)值。D2D通信目前在技術(shù)方案的選擇上依舊處在應(yīng)用較為低的程度，需要結(jié)合目前對(duì)應(yīng)用價(jià)值的研究獲得整體發(fā)展前景的分析，在對(duì)通信技術(shù)進(jìn)行分析后，獲得研究實(shí)踐價(jià)值和實(shí)踐意義的整體和分布的提出。要在對(duì)基礎(chǔ)的硬件配置進(jìn)行合理性建立后，獲得應(yīng)用前景和實(shí)踐前景的適度的展開，為未來網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供現(xiàn)實(shí)研究價(jià)值和意義。