D2D技术在LTE—A系统中的应用分析

邓忆蕾

摘要：由于移动通信技术的飞速发展，第三代的移动通信技术及设备已经从最开始的理论性逐渐的走向了商用。在整个移动通信的业界中，各大通信业的巨头们加大了对下一代无线通信网络的开发和探索，比如“3GPP”的长期演进（LTE），以及IEEE802.16m等方面的研究。不仅如此，对3GPP进行研究的同时，对LTE-A系统进行了更为深入详细的研究。对于这些系统而言，无论是系统的演进，还是系统的发展将“未来移动蜂窝网络（IMT-A）”作为主要的支持背景，在该范畴下展开的，如此众多的IMT-A系统，在小区蜂窝的网络背景下，允许支持Device-to-Device（D2D），其主要的目的是进一步的提高频谱利用率。文章主要针对D2D技术在LTE-A系统中的应用进行研究，首先介绍了D2D通信的原理及应用，然后对其仿真结果进行研究和分析，并提出展望，以期对D2D技术的良好应用，起到相应的参考帮助。

关键词：D2D技术；LTE-A系统；实际应用

所谓的D2D，其英文全称为DevicetoDevice，其类属于在LTE-A系统中，通过重用小区内宏蜂窝用户的资源来实现“端到端”通信的一项新型技术。这类预想未来的移动蜂窝网络，具备着十分鲜明的特征，主要有优质的QoS、网络大容量以及移动高速等。这些移动系统本身能够保证高吞吐量。移动终端的功率呈现出来的有效性，是进行宽带无线连接的一个十分重要的指标。如此众多的IMTA系统，在小区蜂窝的网络背景下，允许支持Deviceto_Device （D2D），其主要的目的是将频谱利用率进一步提升。不仅如此，IMTA系统本身能带来的好处还包括很多，例如提高网络基础设施故障的鲁棒性、减轻蜂窝网络的自身负担、提升比特速率以及减少移动终端的电池功耗等。此外，该系统还能够对新型的小范围的“点对点”数据服务进行支持。

1 D2D通信的原理及应用

1.1 D2D模型

现今，移动通信网络逐渐向着更为完备的方向发展。在该背景下，实现网络的数据传输率更快、资源利用率更高、网络容量更大成为了主要的发展目标。这样的发展形势，对今后的无线频谱资源的要求更为严格。但是，能够进行移动通信应用的相关无线频率资源却存在着一定的限制。所以，怎样保证在有限的带宽资源中完成数据传输率更快、资源利用率更高、网络容量更大的三项目标成为了业界研究的重点。

对于D2D技术而言，其能够在移动蜂窝网络当中进行应用，进而将网络容量以及资源利用率进行提高。任何一个D2D的通信链路，其本身所进行占用的资源，和一个蜂窝通信链路，其本身占用的资源相同。在宏蜂窝基站的控制下D2D的通信才能够获得通信所需要的传输功率以及频率资源。D2D通信在蜂窝网络中进行无线资源的共享时，也存在着相应的影响因素。在对小区内的D2D通信方案进行深入的研究时，我们主要是设定为场景独立小区，对D2D通信在实际的蜂窝通信中的主要模型（见图1）。

红色双箭头代表有用信号，蓝色双箭头代表干扰信号，将BS设定为“小区中心基站”，将UEi设定为“小区内的用户”，在这些小区用户当中，UEI是与蜂窝基站通信的用户，UE2与UE3形成一条D2D链路，这些小区用户在基站的协调下能够直接进行相互之间的通信。宏蜂窝通信与D2D通信二者共享网络资源。

1.2 D2D的应用

《在LTE_Advanced网络下的DevicetoDevice通信》中提出，当用户通过基站进行D2D通信的内容提出后，需要安装基站发出请求后对用户的通信方式进行适度的内容转换，并转化为D2D连接模式。D2D通信可应用于多种通信业务，特别是在较为密集的距离内进行通信基础的构建和连接。如某个热点覆盖区域内，用户可以不经过基站而直接共享资料。相比于通过蜂窝小区基站来提供下载业务，可以在统一平台中满足用户最为基础的服务需求，让基站的负载压力获得阶段性的减轻。在进行D2D通信的同时，蜂窝基站还可以提供语音和数据服务。D2D还能应用于实现一些本地通信，如将D2D应用于室内环境，在系统覆盖可以获得较为优越的范围波及程度较深的影响。不同的用户之间可以通过D2D通信传输数据。不需要通过固定网络接入核心网。而由于穿透损耗的图1，D2D需要建立最为适度和准确的模型表现。

2 仿真结果

要深入解读蜂窝网络中使用D2D技术的价值性和应用型，需要利用对LTEA系统的仿真来评估，并采用参数分析和对比的方式对D2D技术与不使用D2D技术的性能进行直观和可参照性的比较。仿真场景及具体参数配置需要对参考文献的资料进行选取和对照，获得仿真研究必要的结果和动态反馈，为其直观的研究获得实证分析意义。每个D2D用户对在复用蜂窝小区内通信时获得唯一独立用户的对照执行，需要在整体的执行过程中考虑其是非正交资源分配模式，并对合理性和可控性进行矢量方式的对比研究。

在LTE—A系统中使用和不使用D2D技术系统需要考虑单一平台的用户在平均吞吐量以及边缘角度用户的平均吞吐量两方面的数据对比隋况。通过对其边缘角度用户和单一平台的用户在技术系统的平均吞吐量进行分析，获得其仿真结果的直接参考。从仿真结果可以看出，在使用D2D技术后，除了小区平均用户吞吐量有明显提升并在整体获得提升后在边缘比动系数以及周边范围波动下获得良好的矢量产出，小区边缘用户的平均吞吐获得了阶段性以及持续性的改进。通过对仿真参数配置可以得出，奇系统频率相对较为稳定，在2GHZ范围内进行。带宽数率也较为合理。在站间距上，有着500M标准的距离配置，不存在距离过于密集以及距离过于疏远的状况。在信道模型上，采用SCME方式进行输入，属于信号相对稳定以及波动范围在合理范围标准内。在天线配置上，选择2部天线进行，可以较好的满足通讯的基础需求。

从基站天线的增益角度进行考虑，具有15DBI变动系数范围，相对较为合理，且变动的范围也在可以控制的范围内进行。在基站的天线高度布置上，选择采用35M的标准高度。在这一高度中可以很好的保障天线的工作获得常态的直观表现。目前业务模型为FULL BUFFER，业务模型也属于合理的标准内进行设定。

这部分小区边缘用户的性能增益对LTE-A这种小区间干扰严重的系统可以获得最为低度的影响和频率变动。设置的合理较为优越，不容易出现信号断续和信号偏弱的情况。整体的信号量也相对可以在合理的范围内获得数据传输有效性和持续性的建立。随着小区边缘用户的性能改善，系统内小区用户的公平性可以在最为基础的框架上获得直观和系统的反映。同时也避免系统出现不稳定和断续的情况。在配置合理的情况下，系统会在设计和设定的范围内进行整体小区用户的保障功能运作。所以从系统仿真的角度来看，在LTEA系统中采用D2D通信是可以获得最为优越和最为直观的结果反馈，并对系统性能有显著的增益，同时也避免在D2D通信中获得系统的基础保障输入凹。

3 D2D可研究方向及展望

D2D通信在LTEA系统中的应用依旧处在建立的初期阶段，所以D2D通信可研究的内容也可以进行持续的连续输入。下面我们从几个方面来对D2D在LTEA系统中的方案进行相关的阐述。

如何在LTE-A系统中选择D2D通信方案，可以有效的保障整体的系统在不间断的情况下获得信号强度的保障，包括可以是想用D2D通信，在系统前期设计阶段获得D2D通信方案的有效选择和建立。D2D通信与蜂窝通信的资源复用模式。如何选择D2D通信与蜂窝通信的资源复用方式，包括正交资源共享、同时在资源的对联中获得资源模式的共享建立。在资源对等以及资源交互中获得持续的输入。非正交资源共享或通过基站转接等方式。D2D通信的功率控制方案。如何在基站控制D2D终端的发射功率使得D2D通信与蜂窝通信之间干扰控制在可接受的水平。

D2D通信的建立需要用户在单一平台中建立D2D通信，在系统外界影响变动系数可以检测以及影响程度最低情况下，进行系统方式的直观选择.使某些特定场景下的通信变得更高效、更直接。D2D通信将成为未来网络的一部分来满足一些未来通信的特殊需求，在这种变动范围内满足未来网络通信可以具备的基础构建要素，获得系统变动范围的合理变动。如小范围的数据业务等。随着D2D研究的获得第二次深度和广度的变化。D2D技术将进入较为优越的快速变系统范围。它为蜂窝网络带来的性能改善将有利于未来的宽带高速数据的传输，所以D2D通信在蜂窝网络的应用前景获得最为价值和变动影响程度最低的表现。目前D2D通信在蜂窝网络的应用主要表现在信号的稳定以及信号输入的持续性。

目前在D2D通信中，需要对未来网络的构建趋势和发展框架有深度的把控，在可以获得系数稳定和系数变范围可控中进行广度的建立。目前的基站转接和资源共享都是在同一平台和跨平台中获得资源的正式交互连接。

4 结语

综上所述，目前的LTE-A系统需要在方案的设计中考虑对周边用户的需要影响因素。目前的系统高速互联在数据的高速中，要保障数据具有大宽度和大数据量的交互联系。因而D2D通信的优势符合其蜂窝网络发展的前景，也对目前的高密度用户需求不断的提出提供了必要的现实参照意义和实践参考价值。D2D通信目前在技术方案的选择上依旧处在应用较为低的程度，需要结合目前对应用价值的研究获得整体发展前景的分析，在对通信技术进行分析后，获得研究实践价值和实践意义的整体和分布的提出。要在对基础的硬件配置进行合理性建立后，获得应用前景和实践前景的适度的展开，为未来网络建设提供现实研究价值和意义。