【短距離終端直通技術(shù)（D2D）的分類與應(yīng)用研究2100字】

PAGE9PAGE9短距離終端直通技術(shù)（D2D）的分類與應(yīng)用研究1.1D2D通信技術(shù)的介紹D2D終端直通技術(shù)是一種實(shí)現(xiàn)了短距離設(shè)備之間無需通過基站或核心網(wǎng)絡(luò)便可以實(shí)現(xiàn)通信的技術(shù)。傳統(tǒng)的蜂窩通信由于需要通過基站進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，在如今爆炸式增長的通信用戶數(shù)和通信信息量的大背景下導(dǎo)致頻譜資源十分稀缺，而D2D不僅可以不需要通過基站就可以實(shí)現(xiàn)通信，還可以復(fù)用蜂窩網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源，減少基站壓力、提高頻譜資源利用率。D2D的出現(xiàn)，使短距離-高速率的通信成為現(xiàn)實(shí)，兩個(gè)或多個(gè)設(shè)備在允許的距離范圍內(nèi)，可以進(jìn)行高速率的視頻傳輸、實(shí)時(shí)游戲等功能。在D2D技術(shù)成熟以前，存在許多短距離通信技術(shù)，但存在一定弊端，對(duì)比藍(lán)牙、Wifi直連等技術(shù)，D2D可使用的頻段豐富，服務(wù)質(zhì)量、信息安全性有所保障，速率也大幅度提升。雖然D2D存在通信距離的限制，但其種種優(yōu)點(diǎn)，使D2D技術(shù)逐漸登上主流的通信舞臺(tái)，成為5G通信中的關(guān)鍵技術(shù)之一。實(shí)際上，雖然D2D通信無需通過基站，但基站始終對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測和管理，合理安排蜂窩網(wǎng)絡(luò)用戶和D2D用戶的使用頻段，合理分配兩者的發(fā)射功率，使兩者的通信在互不干擾的情況下，功率達(dá)到最高。D2D通信主要分為兩個(gè)步驟。首先，通信范圍內(nèi)的兩設(shè)備在被基站判定為可以使用D2D通信方式后自動(dòng)配對(duì)并建立通信鏈路；之后，這兩個(gè)建立通信鏈路的設(shè)備直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在數(shù)據(jù)傳輸階段，會(huì)存在一些來自本小區(qū)或相鄰小區(qū)、D2D用戶或蜂窩用戶的干擾，如何降低這些干擾，成為優(yōu)化完善D2D技術(shù)中最關(guān)鍵的問題。國內(nèi)外研究學(xué)者對(duì)此提出了許多解決方案，大概可以分為模式選擇、功率控制、資源分配和干擾消除這四種類型。下面介紹這幾種類型的關(guān)鍵技術(shù)以及在D2D通信中的實(shí)現(xiàn)。模式選擇：蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的D2D存在三種數(shù)據(jù)傳輸模式：蜂窩模式、專用模式、復(fù)用模式。蜂窩模式是指D2D采用與傳統(tǒng)蜂窩通信方式一樣的方式，在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)需經(jīng)過BS轉(zhuǎn)發(fā)。專用模式是指D2D用戶和蜂窩用戶使用的頻譜資源是完全正交的，彼此間互不干擾，但會(huì)浪費(fèi)本就稀缺的頻譜資源，且當(dāng)D2D損耗低于BS損耗時(shí)，系統(tǒng)整體性能會(huì)下降。復(fù)用模式是指D2D用戶復(fù)用蜂窩用戶的頻譜資源，這樣勢必會(huì)帶來一些干擾，但卻高效率的利用了頻譜資源，此時(shí)BS需要提供一些功率控制、資源分配的手段，來使這種同頻干擾在可控范圍內(nèi)。功率控制：功率控制是指在D2D選用復(fù)用模式下，利用適當(dāng)?shù)墓β士刂苼砥胶鈪f(xié)調(diào)D2D用戶和蜂窩用戶之間的干擾，在保證兩者的通信質(zhì)量的前提下，盡可能的提高系統(tǒng)資源利用率。假設(shè)新型蜂窩網(wǎng)絡(luò)種存在單一基站BS，多個(gè)蜂窩用戶CE和多對(duì)D2D用戶DE-DE’，蜂窩用戶CE正準(zhǔn)備向BS發(fā)送數(shù)據(jù)，DE(D2D發(fā)送端)如果和BS距離很近，為了防止D2D用戶對(duì)蜂窩用戶的干擾，就要降低DE的發(fā)射功率，但這樣就會(huì)降低D2D用戶的通信質(zhì)量；DE如果和BS距離較遠(yuǎn)，此時(shí)D2D用戶對(duì)蜂窩用戶的干擾較小，就可以提高DE的發(fā)射功率。現(xiàn)實(shí)中，一般在接收端設(shè)置一個(gè)目標(biāo)信噪比，通過該信噪比來控制D2D通信的發(fā)射功率。資源分配：資源分配是指小區(qū)內(nèi)的每個(gè)D2D鏈路由基站分配合適的時(shí)間-頻率無線資源。D2D通信資源分配通常分為集中式和分布式。集中式資源分配指基站統(tǒng)一為D2D用戶和蜂窩用戶分配頻譜資源，優(yōu)點(diǎn)為頻譜效率較高，缺點(diǎn)為系統(tǒng)花銷大、復(fù)雜度高、僅適用于中小型網(wǎng)絡(luò)。分布式資源分配指D2D用戶通過感知D2D鏈路的位置信息、路徑損耗等信息，自己為自己分配可使用的頻譜資源，優(yōu)點(diǎn)為系統(tǒng)花銷小，缺點(diǎn)為需要提前感知的信息較多。干擾協(xié)調(diào)：干擾協(xié)調(diào)是指為了消除D2D用戶采用復(fù)用模式時(shí)，D2D用戶間、D2D用戶和蜂窩用戶間存在同層、跨層干擾而使用的干擾協(xié)調(diào)技術(shù)，如功率控制、信道分配等技術(shù)。1.2D2D通信技術(shù)的分類如圖2-1，D2D根據(jù)占用蜂窩頻譜資源的方式分為Inband和Outband兩種通信方式。Inband又可以分為Underlay和Overlay，Outband又可以分為Controlled和Antonomous。圖2-2介紹了其具體應(yīng)用場景。InbandD2D通信中，用戶可以使用有執(zhí)照的蜂窩頻譜資源，優(yōu)點(diǎn)是可控性、頻譜效率和通信服務(wù)質(zhì)量較高，缺點(diǎn)是系統(tǒng)開銷較大。OutbandD2D通信中，用戶使用沒有執(zhí)照的、與蜂窩頻譜不重疊的頻譜資源，優(yōu)點(diǎn)是D2D和蜂窩用戶間的干擾減小，缺點(diǎn)是蜂窩設(shè)備在擁有兩個(gè)或兩個(gè)以上的接口時(shí)才可以使用，且可控性降低，易受環(huán)境影響。在如今的應(yīng)用場景中，Inband通信更為普遍，但在未來，智能手機(jī)會(huì)擁有更多的接口，那么Overband作為Inband通信的補(bǔ)充方式，將極具應(yīng)用價(jià)值。圖2-1D2D通信技術(shù)分類圖圖2-2Inband和Outband具體應(yīng)用圖1.3D2D通信技術(shù)的應(yīng)用D2D通信技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的許多場景都可以應(yīng)用，它的出現(xiàn)革新了現(xiàn)有的傳統(tǒng)蜂窩模式，使短距離、高速率的通信成為現(xiàn)實(shí)，降低了信息時(shí)代下基站的壓力。圖2-3介紹了D2D通信技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中的一些應(yīng)用，可見，D2D極具商業(yè)價(jià)值，下面具體介紹幾種D2D應(yīng)用。本地廣播：利用了D2D的短距離傳輸特性，精準(zhǔn)定位目標(biāo)人群進(jìn)行信息廣播。例如：商場、酒店、電影院等盈利場所的工作人員可以向鄰近的用戶發(fā)送其促銷信息、廣告等，精準(zhǔn)宣傳以此提高盈利。車聯(lián)網(wǎng)通信：在通信范圍內(nèi)的車輛間可以彼此定位、相互通信、進(jìn)行路況等信息的分享。例如；車輛拐彎時(shí)，拐進(jìn)的車道的車輛會(huì)收到提醒，并在預(yù)判到危險(xiǎn)時(shí)及時(shí)提醒，減少交通事故的發(fā)生；特殊車輛(救護(hù)車、警車)有特殊提示，普通車輛盡量為這些車進(jìn)行車道的預(yù)留。應(yīng)急通信：在基站遭受損壞，無法為蜂窩用戶進(jìn)行通信轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，D2D通信仍