探究无线通信网络中的D2D技术发展

刘永喆 国家知识产权局专利局通信发明审查部交换系统处

前言：蜂窝通信的第一代技术实现移动电话系统的语音服务应用，到如今已经形成大规模的第四代移动数据、移动多媒体系统的持续发展。在当前的发展阶段，移动终端的普及，通信信息容量的爆炸式增长，使得通信技术必须要向着更高要求发展，业界对接下来的5G无线通信技术有极大的关注，希望5G技术能够在网络容量、资源利用方面进一步的提高。

1 D2D通信网络技术发展的意义

D2D通信技术建立在蜂窝通信的基础上，为用户提供临近服务，可以实现用户数据不经过基站中心，直接在终端进行传输，D2D技术虽然是建立在蜂窝通信的基础上，但是却与蜂窝通信在结构上有显著区别，无线网络中的D2D技术的应用能够提高频谱利用率。D2D技术通过直接在终端进行传输，避免蜂窝通信用户经过网络中转进行资源传输，进而产生链路增益。D2D技术还能提高资源利用率，通过重复利用D2D用户之间的资源和D2D与蜂窝网络之间的资源来实现，两者结合提高了频谱利用率，提高网络吞吐量[1]。D2D技术的应用能够为用户提供更优质更方便的服务，使用户的使用体验得到提升，通过临近用户之间的数据共享，实现为用户提供小范围社交活动和商业活动，还能为特定用户提供定制化业务，提升用户的使用体验，这一方面已经成为当前和以后阶段无线平台中不可忽视的增长点。

2 D2D模型的发展

D2D模型的发展方向是提高数据传输效率，提高资源利用率，提高网络容量，这就需要无线频率资源能够更加快速高标准地发展。现如今无线频谱资源有限，需要在有限的宽带资源中实现高速率和大容量传输。例如在研究小区内的D2D通信方案时，考虑到小区属于独立场景，将模型建立如下图1所示。

图 1 D2D通信在蜂窝网中的应用模型

其中BS代表小区的中心基站，UE1是小区内的用户，D2D的链路由UE2和UE3构成，而小区用户也是蜂窝基站的通信用户，由此D2D通信链路与蜂窝通信能够进行资源共享，提高资源利用率。另外在非正交资源模式下，基站形成多种资源分配方式，可以使整个结构得到性能增益，基站随机选取小区内资源，D2D通信与蜂窝网络之间产生随机的干扰，基站通过选取较远的蜂窝资源用户，使得产生的干扰降低。

3 D2D技术应用的发展

D2D技术应用的发展主要体现在用户的使用过程上，用户向基站提出信息通信请求，基站会将通信方式连接到D2D模式上，实现近距离或者是同一范围内的通信。例如在某个网络同一热点的覆盖区内，蜂窝基站的使用模式是通过基站提供服务下载资源，而D2D用户不需要通过基站，通过近距离用户共享就可以下载资源。从而缩短了传输距离，提高了使用效率，很大程度上减少了基站的负载压力。D2D网络通信技术可以使用蜂窝基站的语音服务和数据服务，除此之外D2D技术的应用还涉及到室内环境，实现本地通信的便捷，用户之间通过D2D技术实现通信传输，不需要经过基站，由此也减少了D2D基站与蜂窝网络基站之间的干扰。

4 D2D技术发展中体现的优缺点

D2D技术提供的通信模式使得每个用户的地位相同对等，在这种构架下，基站的负载有效降低，实现网络扁平化。D2D技术应用在小区中提高了小区的通信质量和速度，减小发射功率，降低电能损耗，延长终端电池的使用时间。在D2D技术的发展过程中也体现出了一些缺点，例如在端对端的建立机制中，在蜂窝网络中建立D2D网络的具体实施操作是复杂的，在干扰协调方面，要真正做到有效控制才能够使通讯效果不被影响，D2D与蜂窝网络的模式切换过程复杂，实现难度需要克服。D2D技术相比于复用小区内频谱资源认知无线电技术的优点是能够容易实现监测空闲频谱，使得系统更高效地分配资源。

5 结束语

综上所述，无线通信网络中的D2D技术发展有着重要意义，能够适应5G通信技术节点密度大、服务模式复杂的特点。该技术能够提高频谱利用率，极大地优化用户的使用体验。而D2D技术要向着有效控制功率和提高资源分配率的方向发展，从而可以使得无线网络通信技术能够更好地服务大众。