D2D技术在LTE—A系统中的应用分析
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。
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