摘要：现代社会已经进入信息化时代，随着人们生活水平的提升，各种各样的智能移动设备应用越来越多，很多人都提高了对网络流量的需求。为满足人们的实际需求，D2D通信技术被应用进来，尽管该通信技术具有很多优点，但在利用D2D的过程中却发现，由于D2D用户需要借助复用蜂窝强化资源利用率，很可能给小区蜂窝用户带来一定干扰，且缺少对蜂窝与D2D混合通信网络干扰协调技术的研究，因此，本文将从D2D通信技术基本情况入手，结合D2D通信系统干扰分析与管理，重点研究基于用户的中断概率干扰协调技术。
关键词：蜂窝；D2D；混合通信网络；干扰协调技术
前言：随着各种社交应用技术的普及，D2D通信技术也受到了广泛关注，该技术的应用不仅可以有效提高小区容量，还能减少终端基站功率，更可以减轻蜂窝小区基站负担，尽管对D2D通信技术的研究很多，但对蜂窝与D2D混合通信网络中的干扰协调技术的研究却不多，因此，有必要对此开展研究。
1D2D通信技术概述
对于D2D通信技术来说，主要指两个相邻用户借助链路完成通信，各个用户都可以顺利完后信号接收与发送。而蜂窝和D2D混合的通信网络技术是在传统D2D通信技术基础上发展起来的，与传统D2D通信技术相比，其整个过程不需要有基站作为中继点，能够实现直接通信[1]。如下图1中，C1与C2需要有基站的支持，而D1和D2之间的通信则不需要基站。
图1 传统D2D通信技术与蜂窝网络中混合D2D通信技术.png)
之所以将D2D通信技术与蜂窝网络结合在一起，主要是为了强化通信频谱效率，提高能量效率，保证安全性，同时蜂窝与D2D混合通信技术的应用还具有无线管理，减少网路荷载等优点，因此，应重视蜂窝与D2D混合通信技术的应用。
D2D通信系统干扰分析与管理
由于在利用D2D通信技术的过程中很容易出现干扰，这与用户所在位置有一定关系，不同的用户所受到的干扰也会不同，这就需要做好干扰管理工作，要做好该工作就需要从以下两点入手：
干扰分析
当蜂窝与D2D通信技术整合在一起以后，D2D用户就可以按照上行和下行的方式利用到蜂窝用户的资源，如下图2所示，前图是上行资源的利用，后图是下行资源的利用。
图2 D2D用户利用蜂窝用户资源的示意图.png)
在这一过程中，会产生三种干扰，分别是蜂窝用户对D2D用户的干扰、D2D用户对蜂窝用户的干扰以及D2D用户相互间的干扰[2]。无论是哪种干扰，如果不能技术完成处理都会带来很多问题，更会影响混合通信网络性能，因此，有必要对其进行研究与管理。
干扰管理
对于干扰协调来说，实际上就是正确应用无线资源管理机制。在干扰管理中，应从以下几方面入手：
第一，干扰协调与回避。在干扰协调中，主要是通过协调用户上下行资源完成限制，防止出现区间干扰，强化接受信噪比，同时也可以强化边缘吞吐量。为做好干扰管理工作，可以通过复用部分频率的方法达到该目的。
第二，干扰消除。在这一过关过程中需要得到数字信号处理技术的支持，对于蜂窝与D2D混合通信网络来说，需要应用交织多址接入消除干扰，然后为小区配上一定的交织图案，代表不同特征用于区分信号，而接收端也可以利用交织图案完成交织处理，减少干扰信号所带来的不利影响[3]。如2013年某城市500多个小区就应用了这种方法消除了干扰。
第三，干扰随机化。这种干扰主要是对接收到的干扰信号进行加扰，尽管通过一些措施治理的干扰，却不能从根本上减少干扰信号的存在。对于干扰随机化来说多应用在小区间载波中，很少在D2D中应用，要做好干扰管理，就需要得到以时间与频率为基础的干扰随机化的支持。
以用户为基础的中断概率干扰协调研究
用户所处位置对干扰的影响
为做好本次研究，将某居住小区作为研究对象，该小区半径为R，各个D2D用户之间的距离为d，D2D通信设备的发送端与eNB的距离为D，且设定蜂窝用户与eNB的距离为C，距D2D接收端的距离为c（详见下图3）。
图3 蜂窝用户和D2D用户在小区中的位置分布示意图.png)
通过研究可以发现，在D不发生变化的情况下，D2D用户相互间的距离一定会增加，要确保D2D接收端数值不发生变化，就需要提高发送端性能，但又会促使 eNB干扰上升，这就需要拉开它们相互间的距离，只有这样才能减少对蜂窝用户的干扰。在研究中发现，当距离C呈现均匀分布的时候，其概率密度公式为：
f（C）=2C/R2 (C的取值范围在0-R之间)
利用该公式就可以了解到蜂窝用户与eNB之间的密度情况，这也是了解何种干扰的有效方式。此外，为了解用户位置对干扰的影响，在研究中还针对某对D2D用户绘制了如下表1所示的仿真参数表格，以便研究使用。
表1 该小区中某对D2D用户位置对干扰的影响仿真参数表.png)
仿真结果分析
通过以上研究获知了如下图4所示内容，通过图4可以了解到该小区用户中断概率真实情况。
图4 实验小区D2D用户中断概率分布情况.png)
在观察图4时可以发现，在蜂窝与D2D混合通信网络模式下，用户中断概率是随着蜂窝用户的位置而发生变化的，D2D用户要充分利用蜂窝用户的资源，就需要将范围控制在250米以外，如果在250米以内，中断概率会大大提升，且链路质量也会随之下降。在蜂窝用户与eNB较为接近的情况下，发射效率也会随之降低，D2D用户所受到的干扰也会达到减少，中断发生的概率也会下降到-40dB，即便另一端中断概率有所上升，但依然会处于-30dB以下[4]。总的来说，在这次实验中，了解到了蜂窝与D2D混合通信网络下D2D用户实际中断情况，并找出了影响D2D用户中断概率的因素，这对日后干扰协调工作的开展具有一定意义。
结束语：
通过以上研究得知，D2D通信技术的出现极大的满足了人们的需求，但随着科技发展，传统D2D通信技术在应用中存在一定不足，而蜂窝与D2D混合通信网络的出现则弥补了这些不足，然而也带来一些干扰问题，影响了网络性能的提升，针对这种情况，本文结合D2D通信技术基本情况，提出了D2D通信系统干扰与管理措施，并从用户角度分析了导致信号中断发生的原因及概率，希望能为相关工作人员提供有效参考，正确利用蜂窝与D2D混合通信网络为人们服务。
参考文献：
[1]王俊义,巩志帅,符杰林,陈小徽,林基明. D2D通信技术综述[J]. 桂林电子科技大学学报,2014,02:114-119.
[2]黎洁,张陈香,鲍忠明,李奇越. 基于D2D网络通信的可伸缩视频多播算法研究[J]. 电子测量与仪器学报,2016,06:923-930.
[3]薛峰,马蓓. 基于干扰对齐的D2D混合网络干扰管理研究[J]. 电子科技,2016,03:140-144.
[4]杨峰义,张建敏,谢伟良,王敏,王海宁. 5G蜂窝网络架构分析[J]. 电信科学,2015,05:52-62.
论文作者:郑俊禄
论文发表刊物:《基层建设》2016年18期
论文发表时间:2016/11/22
标签：干扰论文; 蜂窝论文; 用户论文; 通信技术论文; 概率论文; 通信网络论文; 也会论文; 《基层建设》2016年18期论文;