《5G移动通信技术》课件 项目四-任务四-深入D2D通信技术

《5G移动通信技术》《5G移动通信技术》项目四5G无线网的关键技术任务四深入D2D通信技术回顾知识点1上节学习5G同时同频双工技术。回顾任务四引入传统的蜂窝通信系统的组网方式是以基站为中心实现小区覆盖，而基站及中继站无法移动，其网络结构在灵活度上有一定的限制。随着无线多媒体业务不断增多，传统的以基站为中心的业务提供方式已无法满足海量用户在不同环境下的业务需求。任务描述:本任务主要介绍学习5G无线网的六大关键技术。各类5G标准化组织及其主要职能，了解5G网络的各类性能指标等基础概念。为后面章节5G网络系统管理和相关设备的学习打下基础。任务教学目标：1、深入D2D通信技术任务概要教学内容D2D通信技术概念简介D2D标准：4GLTED2DD2D同步D2D通信一二三四教学内容D2D发现5G中的D2D:研究活动的挑战五六移动宽带D2D无线资源管理七5GD2DRRM概念举例八D2D通信技术概念简介知识点一传统的蜂窝通信系统的组网方式是以基站为中心实现小区覆盖，而基站及中继站无法移动，其网络结构在灵活度上有一定的限制。随着无线多媒体业务不断增多，传统的以基站为中心的业务提供方式已无法满足海量用户在不同环境下的业务需求。

D2D即Device-to-Device，也称之为终端直通。D2D通信技术是指两个对等的用户节点之间直接进行通信的一种通信方式。D2D通信技术

（一）D2D通信技术概念简介（一）D2D通信技术概念简介手机A无线接入网核心网无线接入网手机B手机A手机B一般通信D2D通信D2D链路传统组网与D2D对比

D2D技术无需借助基站的帮助就能够实现通信终端之间的直接通信，拓展网络连接和接入方式。由于短距离直接通信，信道质量高，D2D能够实现较高的数据速率、较低的时延和较低的功耗；

通过广泛分布的终端，能够改善覆盖，实现频谱资源的高效利用；支持更灵活的网络架构和连接方法，提升链路灵活性和网络可靠性。目前，D2D采用广播、组播和单播技术方案，未来将发展其增强技术，包括基于D2D的中继技术、多天线技术和联合编码技术等。D2D通信技术

（一）D2D通信技术概念简介1、在未来的5G系统中，将会出现由网络控制的直接D2D通信，这样的通信方式提供了管理局部短距离通信链路的方式，也允许本地流量从全局网络（本地流量）分流出来。这样不仅减少了回传网络和核心网络数据流量压力以及相关信令的负载，也降低了中心网络节点流量管理的要求。2、另一个重要因素是可靠性，一个补充的D2D链路可以大大增加分集增益，进而提升系统可靠性。而且，由于是短距离传输，终端功耗显著降低。D2D技术不可或缺原因（一）D2D通信技术概念简介D2D标准：4GLTED2D知识点二（二）D2D标准：4GLTED2D尽管D2D可以带来如前所述多样化的好处，但在3GPP版本R12和R13中的LTED2D的工作主要还是集中在公共安全服务领域的应用。LTED2D可以被看作是4GLTE的附加功能，因此与原有LTE终端可以接入同一载波。即将缓存于一个终端的数据分享给邻近区域的终端。单跳或者多跳局域通信邻近区域的终端可以建立起点到点的链路，或者多播链路，而不是使用蜂窝基础设施。其中一个特殊的应用是公共安全服务。数据分享（二）D2D标准：4GLTED2D四个D2D的场景通过D2D中继可以大幅提升网络可用性（覆盖延伸）。这一点对于涉及公共安全及室内和室外用户相关的用例格外重要。中继D2D通信用于识别一个终端是否靠近另一个终端。D2D发现D2D同步知识点三

D2D同步信号（副链路同步信号），由D2D同步源发出（eNB或者UE)。同步信号用于D2D通信需要的时间和频率同步。为了实现同步，至少需要解决下列问题：同步信号设计、同步源设备、选择/重选同步源的标准。同步信号设计：副链路同步信号由主副链路同步信号和辅副链路同步信号构成。假设UE处于网络覆盖内，eNB发送主同步和辅同步信号（在LTE版本R8中规定）被重新用于D2D同步。D2D同步（三）D2D同步同步源设备：eNB和UE都可以作为同步源。选择/重选同步源的标准：不同同步源的优先级别有所不同。eNB优先级最高，然后是处于网络覆盖内的UE，然后是覆盖区域外但是同步的UE，没有和覆盖区域任何UE同步的UE优先级最低。D2D同步（三）D2D同步D2D通信知识点四（四）D2D通信在LTE版本R12中，D2D通信基于物理层的广播通信，即物理层广播方案，用来提供应用层的广播、多播和单播服务。D2D通信的资源使用是基于资源池的概念，如图，其中某些时间/频率资源（称为资源池）分配给D2D使用。小区内的D2D资源池可配置，D2D控制信息发送和D2D数据发送使用不同的资源。eNB或者中继节点分配确切的资源给UE,用于发送D2D数据和D2D控制信息。显然模式1仅适用于发射UE处于网络覆盖内的场景。模式1（四）D2D通信D2D通信资源使用的两种模式UE从分配的资源池自行选择发送D2D数据和D2D控制信息的资源。模式2不受UE是否在网络覆盖内的限制。模式2D2D发现知识点五D2D增益可用性和可靠性增益时延增益容量/速率增益终端搜索通信模式选择共存和干扰管理（五）D2D发现赋能新业务多运营商或者跨运营商D2D通信5G中的D2D:研究活动的挑战知识点六适当的功率控制，能够在D2D复用蜂窝资源时，有效的协调D2D与蜂窝网络间的干扰，使得在保证蜂窝网络的情况下，提高小区总吞吐量。目前D2D设备的传输功率可以分类成静态设置和动态设置。（六）5G中的D2D:研究活动的挑战功率控制在D2D会话发起时，确定其传输功率，并保持到会话结束。静态功率设置静态功率控制方案不能反映信道的实时变化，而动态功率控制方案能根据信道环境和用户位置的变化进行功率调整。动态功率设置D2D的资源分配的目标是在不改变系统自身调度的前提下，优化D2D的资源分配，提升小区吞吐量和频谱利用率。D2D调度的主要原则是，通过让相距较远D2D设备和蜂窝终端使用相同的资源块。（六）5G中的D2D:研究活动的挑战资源分配D2D模式选择策略不仅取决于D2D设备间和D2D设备与基站间的链路质量，还取决于具体的干扰环境和位置信息。如当D2D设备距离基站较远时，使用上行频段效果比下行频段好；当D2D设备距离基站较近时，使用下行频段比上行频段好。因此好的模式选择算法需要考虑多种因素，且对信道测量的要求更高。模式选择第四步基站根据当前小区负载，计算各模式下所要分配的上/下行资源大小第三步D2D设备将所有信道测量信息上报给基站，使其做出模式选择第二步D2D设备在蜂窝下行和上行频段，记录每个资源块上的接收的干扰

第一步D2D两端相互发送探测信号，发射功率由基站设定，各D2D设备记录接收功率

（六）5G中的D2D:研究活动的挑战综合考虑D2D设备和蜂窝UE链路信息的模式选择方案，其主要步骤如下：第七步根据SINR，以及每种传输模式的可用资源，估算吞吐量，最后选择吞吐量最高的模式第六步根据所分配资源和功率，估算每种模式下的接收SINR

第五步基站决定不同模式下D2D设备的传输功率（六）5G中的D2D:研究活动的挑战移动宽带D2D无线资源管理知识点七

功率控制负责设置合适的D2D发射功率或者同时设定蜂窝UE的发射功率；资源分配根据蜂窝资源使用情况，为D2D分配合适的基站；

模式选择模块根据功率控制和资源调度模块提供的信息，为D2D连接选择合适的D2D通信模式。通过以上机制能有效的减少D2D与蜂窝网络间的系统间干扰，最大化小区吞吐量。移动宽带D2D无线资源管理

（七）移动宽带D2D无线资源管理5GD2DRRM概念举例知识点八

D2D技术的挑战主要来自蜂窝用户和D2D用户的资源复用，即小区内干扰。为了既能够获得D2D通信带来的好处，又能提升现有蜂窝网络系统的性能，必须兼顾蜂窝用户和D2D用户精心设计资源管理算法。移动宽带D2DRRM技术（八）5GD2DRRM概念举例目前达成共识的RRM工具箱，包括模式选择、资源分配和功率控制。模式选择（MoS):影响MoS决定的因素包括终端之间的距离、路径损耗和衰落、干扰条件、网络负栽等，以及MoS运行的时间长度。资源分配（ReA):ReA决定每一对D2D通信和蜂窝链接使用的时间和频率资