蜂窝网络中D2D通信资源的分配
1、选题说明
D2D( Device to Device) 通信技术是在系统控制 下，允许无线蜂窝网络的终端之间不经过基站而利 用小区资源直接进行通信的新兴技术。它通过复用 小区频谱资源，能够提高蜂窝系统频谱效率，降低终 端发射功率，是未来通信发展的关键技术之一 也是下一代( 5G) 移动网络的重要组成部分。目前，
D2D 通信主要有三种工作模式，即传统蜂窝模式、 专用模式和复用模式。传统蜂窝模式通过基站进行 转接，专用模式为 D2D 用户预留专用资源，复用模式 中 D2D 用户则复用蜂窝用户资源。本文主要关注 用户如何在蜂窝模式和专用模式中进行选择，以及怎 样分配系统的信道资源，以提高系统的吞吐量。
2、选题的立论依据（课题来源、理论意义和实际应用价值）
最近几年，随着智能手机的大幅度发展，多媒体业务需求 急剧的增长，同时根据我国移动通信的发展状况，在很长的一 段时间里，2G、3G、4G 甚至5G 将同时存在。因此移动通信传 输速率不足和频谱资源的稀缺成为目前移动通信面临的主要 挑战。而终端直通技术( D2D) 引入蜂窝系统能够不仅提高整 个系统的吞吐量和频谱利用率，而且还能极大地提高边缘用 户的吞吐量以改善服务质量。因此，作为 5G 通信的候选技 术之一的 D2D 通信技术有着巨大的发展空间。 D2D 通信技术可以在不需要通过基站转发的情况下，实 现设备与设备之间的直接通信。在这种情况下，D2D 技 术引入蜂窝小区可以带来许多的优势。首先由于 D2D 用户 之间的距离较近，进行端到端的直接通信，因此 D2D 通信引 入蜂窝小区不仅可以获得更高的数据传输速率，同时还可以 降低功耗。其次 D2D 可以复用蜂窝用户的无线资源进行。通信，从而提升频谱利用率，节省频谱资源。最后 D2D 通 信可以利用蜂窝小区中广泛存在的通信终端来扩展网络的覆 盖范围，提升边缘小区的吞吐量。 虽然 D2D 通信技术引入 LTE－A 蜂窝小区能带来如此多 的好处，但是 D2D 通信技术引入蜂窝小区也会带来新的变 化。此时 D2D 用户可以分别采用正交模式和复用模式进行 通信。为了节省频谱资源，提高频谱利用率，一般 D2D 用户 使用复用方式和蜂窝用户共享资源。这就必然给整个小区带 来干扰。因此如何降低 D2D 通信引入小区所带来的干扰， 以最大化蜂窝小区的吞吐量，成为研究的重点。
目前，5G 移动通信多部署于城市人口密 集场所，比如商业超市、体育广场、地铁交通、高层住宅和密集社区等，这些区域承载的业务多、用户多，也是各个运营商的经济利润区和 重点建设区，5G 移动网络建设采取的方式可 以为宏站或直放站。一些运营商在 4G 移动通信信号的基础上，利用小型基站完成对 5G 移 动基站的部署和通信，直放站可以部署于商业超市、体育会馆等；一些运营商采用宏站，构建一个大型的基站，部署于铁塔、楼顶，实现 对 5G 信号的发射和接收。5G 移动网络承载 的业务软件也大大增多，不仅可以实现传统移 动应用，同时还可以支持 VR、GPS 定位功能， 这些应用需要依赖高速的数据传输通道，以便 能够提高应用的实时性，5G 网络也引入了许 多先进的技术，比如SON 技术、D2D 技术、 异构超密集部署分析技术和 SDN 技术。 设 备 到 设 备（Device-to-Device，D2D） 技术可以支持移动终端设备复用小区资源，提 高 5G 小区的资源利用率和网络容量，也可以 进一步提高移动频谱资源利用效果，提高网络 基础设施的鲁棒性。D2D 也是当前 5G 网络发 展的重要趋势，可以更好地适用于物联网、车联网等万物互联场景。 自组织网络（Self-Organizing Network， SON）可以实现5G网络部署和运营的自动化， 比如可以实现网络的自动化优化、自动愈合， 自我调整5G网络参数，提高网络性能和质量， 大大地提高网络的运行效率，SON 可以降低 网络人工参与度，同时可以提高 5G 移动网络 的运营效率。异构超密集网络是为了解决通信小区半径持续缩小、小区密度大规模增加提出的关键 技术，利用密集化机制可以为 5G 移动通信带 来一千倍的增益，形成一个超密集网络（UDN， Ultra Dense Network），这样就可以接入更多 的移动智能设备和用户，无线网络流量也会增加万倍，可以有效满足当前数以亿计的用户接入需求，满足多元化和多样化通信需求。 软 件 定 义 网 络（Software Defined Network，SDN）是一种新型的、先进的网络 创新架构，其可以实现5G移动网络的虚拟化， 利用核心技术 OpenFlow 可以实现网络设备的 控制面与数据面分离，灵活控制 5G 移动网络 的流量，将 5G 网络升级为一个更加智能的管 道，为 5G 核心网络与应用创新提供良好的控 制平台。
3、文献综述（国内外研究现状）
Device-to-Device，简称D2D，是计算机专业术语，指设备到设备。Device-to-Device通信是一种在系统的控制下，允许终端之间通过复用小区资源直接进行通信的新型技术，在一定程度上解决无线通信系统频谱资源匮乏的问题。
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