面向5G的毫米波D2D通信技术研究

顾历 浙江省邮电工程建设有限公司

D2D通信技术是5G移动通信传输技术的一项关键技术，该项技术在具体应用过程中的一项重要特点就是能够在距离较近终端构建直接通信链路，并且在进行数据传输时，不需要利用基站中转。通过对D2D通信技术进行合理应用，可以使用户间数据传输速度得到提高，提高通信系统在具体应用过程中的可靠性。

1 5G网络特点

(1）峰值速率可以达到Gbit/s标准，能够满足虚拟现实，以及高清视频等大数据数传需求。

(2）具有超大网络容量，可以满足物联网通信的具体需求。

(3）用户对5G进行应用，体验速度可以达到100Mbit/s。

(4）连接密度和流量密度都得到了幅度提升，使用户在对其进行应用过程中能够具有更好地应用体验。

2 毫米波通信的特点

(1）毫米波波长极端，可以对自适应波束赋形和MIMO技术等各种空间处理技术进行应用，从而可以得到良好的保密性和方向性。

(2）能够分配更大带宽。

(3）具有丰富的频谱资源，不同频段距离相对较近，这也致使不同频段在是实际应用期间，有着相似性质。

(4）空间传输过程中会发生较大损耗，并且有着较强的抗干扰能力。需要注意的是，因为自由空间传播损耗情况与载波频平方成正比关系，这就导致毫米通信传播过程中发生的损耗量与低频通信相比更高，同时，该特性的存在，也起到了减小同频干扰的作用。

毫米波波长短的特性致使其在遇到障碍物时，发生的衍射效果相对较差，并且其穿透物体能力相对较弱，因此，在具体应用期间，经常会发生阻挡效应，这一情况的存在，会导致毫米波在蜂窝移动通信系统中的具体传播遭受到了较为严重的限制。

低频段通信期间，为了实现高速传输，获取更大网络容量，人们在对该项内容进行研究过程中，从物理层面提出了许多方法，试图对存在的问题加以解决，例如信道编码技术、多天线技术等。但是，从实际情况来看，从物理层面入手，难以获取更多增益，这就无法满足人们对网络环境不断提高的需求，因此，在日后发展过程中，相关工作人员必须不断加强对可用频谱的探索。通过对毫米波通信技术的应用，使两用户之间的传播速率达到Gb/s成为了可能。

3 毫米波D2D通信技术分析

合理的将毫米波与D2D通信技术两者进行结合，从而使挥毫米波通信与D2D通信两者的优势得到全面发挥，这是5G移动通信发展过程中，人们重点研究的一项内容。毫米波通信中，相近用户可以对D2D通信技术进行应用，并且能够实现并发传输，这可以使系统在具体运行过程中的传输效率得到进一步提升，需要注意的是，毫米波高频段会导致2D设备开销。在实际问题分析过程中，依据毫米波通信到的具体空间结构，将将预编码/组合器问题进行转化，从而使该项问题最终转变为稀疏数据重构问题，并且在该过程中，可以依据具体情况，提出接近最优预编码器和组合器的具体算法，最终将其合理应用在低开销射频硬件中，而从实际应用情况来看也取得了不错的应用效果。

通过对D2D通信技术的合理应用，可以使原有毫米波阻塞链路发生改变，最终将会变成多跳视距通信链路，通过这种转变能够使毫米波通信质量满足应用需求，这也使该方面得到了相关研究人员的重视。设计合理路径，进行算法、D2D并发传输方法选择，可以进行多跳传输路径构建，进而使系统在实际应用过程中的传输速率能够得到进一步提升。

除此之外，也可以对混合通信模式进行应用，在链路并未发生堵塞的情况下对毫米波频段进行应用，完成相应通信，而在其它情况下，在通信时则应对对低频段进行应用。利用这种混合通信方式，使毫米波通信宽频带特点能够得到合理发挥，同时，也有效避免了以毫米波为基础的无线传输的D2D通信系统在应用过程中，由于链路发生阻塞情况，而导致损耗过高现象的发生。

对于中继毫米波通信系统来说，在对其进行分析时要考虑毫米波传输期间，高损耗和阻塞特点，对资源的具体分配情况设计一个合理方案，从而使系统在实际应用过程中的可达速率得到提高，同时，也能够使能量效率得到提高，并且降低了总发射功率。此外，在具体设计过程中，还要对系统总量与总发射功率两者间的折衷进行全面考虑，只有这样才能保证最终设计的合理性。

4 协作传输分析

毫米波在具体应用期间具有容易遭受阻挡、信道损耗过大等多项缺点，这也该项技术是否能够在蜂窝移动通信网中应用遭受争议关键原因。无线信号在具体传输过程中以大气为介质，具体传输作业会受到湿度、氧气、降雨等各项资源因素影响，这将会导致信号在传输过程中发生减弱。通过对现有信道测量结果进行分析可以发现，随着无线信号频率的增高，具体传统过程中，发生的损耗也就越大。因此，应对针对不同区域的不同自然环境，要事先做好链路预算，对该区范围内，毫米波在应用过程中的最大传输距离进行准确计算，从而使因为自然环境影响，而发生的毫米波链路中断情况得到解决。毫米波在实际传输期间容易受到车辆、建筑物、人体等各种物体的阻挡，因此，在日后的研究过程中，应对加强对如何克服阻挡效应内容的研究。

毫米波无线信道与4G系统中信道环境相比，前者具有更强的指向性，局部信道质量也得到了显著提升，但是，受阻挡效应和用户运动影响，在传输期间可能会使系统通信发生中断，可以通过预测和估计的方式有效评估链路通信道质量，同时，要通过动态方式对传输参数进行适当调整，进而实现对自适应匹配链路信道波动的匹配。

毫米波通信期间，受用户干扰影响情况会大幅减低，此时，系统在运行过程中，能够支持大量用户进行D2D通信，也就是说系统在应用期间，能够容纳大量中继传输用户。进而对毫米波D2D通信期间的中继选择方案进行深入研究，从而在合理结合放大、译码、压缩转码等中继协议，完成对中继选择方法的合理合计使信号传输过程中有效距离得到进一步提高。

5 结束语

人们对5G的研究已经有一段时间，随着人们对其研究的不断深入，该项技术已经十分成熟，在2020年，5G将会实现全面商用，5G网络中系统各项性能与4G网络中的系统相比，都将会得到显著提升。毫米波无线传输和D2D技术作为5G中的一项重要技术，其势必会成为人们研究的一项关键内容。因此，在对5G的应用过程中，相关工作人员应对不断加强对该项内容的研究，进而使5G的应用可以变得更加合理。