車載通訊與導航(五) D2D通訊流程

2021-10-07 10:07:37 字數 2493 閱讀 7213

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d2d技術可以應用於移動蜂窩網路,以提高資源利用率和網路容量。每乙個d2d通訊鏈路占用的資源與乙個蜂窩通訊鏈路占用的相等。d2d通訊將在巨集蜂窩基站的控制下獲得通訊所需的頻率資源和傳輸功率。它與蜂窩網路共享無線資源的同時,也會帶來一定的干擾。

d2d在蜂窩系統下的模型如圖3-1所示,圖中左側兩個小區的通訊都是基站與使用者之間的傳統通訊形式,右側小區中存在使用者之間的通訊鏈路,就是我們所指的d2d通訊,陰影部分表示可能存在的干擾較大區域。

基站首先發現將進行d2d通訊的裝置,同時控制進行d2d通訊的使用者。基站控制著d2d通訊使用的資源塊以及d2d通訊裝置的傳送功率,以保證d2d通訊帶給小區現有通訊的干擾在可接受的範圍內。當網路為密集lte-a網路,並且有較高網路負載時,系統同樣可以給d2d通訊分配資源。但是基站無法獲知小區內進行d2d通訊使用者間通訊鏈路的通道資訊,所以基站不能直接基於使用者之間通道資訊來進行資源排程。

d2d通訊在蜂窩網路中將分享小區內的資源,因此,d2d使用者將可能被分配到如下兩種情況的通道資源:

1、與正在通訊的蜂窩使用者都相互正交的通道,即空閒資源;

2、與某一正在通訊的蜂窩使用者相同的通道,即復用資源。

若d2d通訊使用者分配到正交的通道資源時,它不會對原來的蜂窩網路中的通訊造成干擾。若d2d通訊與蜂窩使用者共享通道資源時,d2d通訊將會對蜂窩鏈路造成干擾。干擾情況如圖3-2所示,圖中有兩條通訊鏈路,分別為ue(user equipment,使用者裝置)與enb(evolved node b,演進型基站)之間的鏈路和兩個ue間的鏈路,虛線表示的是干擾訊號,由於d2d使用者復用了小區的資源,所以產生了一定的同頻干擾。

d2d通訊復用上行鏈路資源時,系統中受d2d通訊干擾的是基站,基站可調節d2d通訊的傳送功率以及復用的資源來控制干擾,可以將小區的功率控制資訊應用到d2d通訊的控制中來[1]。此時d2d通訊的傳送功率需要減小到乙個閥值以保證系統上行鏈路sinr大於目標sinr,而當d2d通訊採用系統分配的專用資源時,d2d使用者可以用最大功率傳送。

d2d通訊復用下行鏈路資源時,系統中受d2d通訊干擾的是下行鏈路的使用者。而受干擾的下行使用者的位置決定於基站的短期排程情況。因此受d2d傳輸干擾的使用者可能是小區服務的任何使用者。當d2d鏈路建立後,基站控制d2d傳輸的傳送功率來保證系統小區使用者的通訊。合適的d2d傳送功率控制可以通過長期觀察不同功率對系統小區使用者的影響來週期性確定。

在資源分配方面,基站可以將復用資源的小區使用者和d2d使用者在空間上分開。如基站可分配室內的d2d使用者和室外的小區使用者相同的系統資源。同時基站可以根據小區使用者的鏈路質量反饋來調節d2d通訊,當使用者鏈路質量過度下降時降低d2d通訊的傳送功率,在鏈路質量尚可的情況下又能適當增加傳送功率。

所以,在通訊負載較小的網路中,可以為d2d通訊分配剩餘的正交的資源,這樣顯然可以取得更好的系統效能。但是,由於蜂窩網路中的資源有限,考慮到通訊業務對頻率頻寬的要求越來越高,而採用非正交資源共享的方式可以使網路有更高的資源利用率。這也正是在蜂窩網路中應用d2d通訊的主要目的。

系統基站在給d2d通訊分配資源時,需要根據小區通訊情況、現有通道狀態以及小區使用者的位置資訊決定d2d通訊是復用小區使用者資源還是採用正交資源進行通訊,復用小區使用者資源時,需要考慮問題是復用上行資源還是下行資源,以及復用小區中哪個使用者的資源。復用下行資源比復用上行資源更加複雜,因為前者受到干擾的是小區移動臺,而小區移動臺可能在小區的任何位置,干擾情況較難分析。考慮到復用離d2d使用者較遠的小區使用者的頻譜資源會帶來較小的同頻干擾,所以設計基於此原則的演算法可能會帶來較大的系統效能提公升。

d2d 會話的建立包括以下步驟:

ue發起會話請求;

gw檢測資料報的源端和目的端,發現源端ue和目的端ue在相同或鄰近小區;

gw根據一定策略決定其是否可以建立 d2d 連線;

enodeb請求兩端ue測量通道質量,據此判斷d2d連線是否可以建立;

如果兩ue都有d2d功能,則enodeb通過控制信令建立d2d連線;

d2d鏈路建立成功後,enodeb仍然負責蜂窩網路和d2d的資源分配;

兩端ue在d2d鏈路上使用對端的ip位址進行資料傳輸,不需要經過enodeb
即使d2d連線成功的建立起來,enodeb仍然負責蜂窩和d2d的資源分配,該ue可繼續保持與internet的連線。通過監聽相距較近裝置的ip資料流,來建立d2d連線,使用者不需要特定的發起乙個d2d會話請求,將由網路自動的在蜂窩連線和d2d連線中進行選擇。

除了由網路管理d2d會話,使用者也可通過sip協議自主發起d2d會話建立請求[4]。會話發起方向sip伺服器傳送invite訊息。會話建立成功之後,ue即可與其他使用者進行通訊。

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