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摘 要：D2D通信作为5G技术的核心技术之一，在未来的5G通信系统中起到很大的作用。本文介绍了国内外研究D2D通信技術的简要情况，我们提出了对D2D通信技术与蜂窝网络系统存在的干扰分析，只要能够比较好的控制D2D用户的发送功率就可以得到较好的系统性能。
关键词：国内外;5G;D2D通信技术
一、引言
虽然5G能提供极快的传输速度，能达到4G网络的四十倍，而且时延性很低，但是信号的衍射能力有限，而且发射距离短，需要很多基站覆盖。华为在2009年就早就开始深入研究5G的涉及到的关键技术，并在之后几年面对外面展出了5G的试验机。2012 年 11 月，欧盟在第七框架计划（FP7）启动了全球第一个面向 5G 研发的国际性项目 METIS（Mobi1e and Wire1ess Communications Enab1ers for the Twenty-Twenty Information Society），从此 5G 进入了研发阶段。
D2D通信作为5G技术的核心技术之一，在不断的发展过程中其已能够提供信息共享、广告推送等多种新兴的业务，在未来的5G通信系统中起到很大的作用。相较为其他的通讯关键的新技术，D2D通信技术具备极大的绝对优势。在技术方面：D2D的工作频段采用许可频段，保证了可靠稳定的服务，以及在抗干扰上有较好的稳定性;在小区蜂窝网络中，家庭基站需连接核心网络，而D2D无需接入核心网络，降低了核心网的负载率;在未来通信中D2D设备的点对点通信技术降低了基站的负载，并提高了小区的吞吐量。本文将围绕国内外5G之D2D通信技术的进行研究综述。
二、国内外研究现状
（一）国内外研究状况
2016年4月，华为已完成中国IMT-2020加速第一阶段的空口关键核心技术的测试，在5G信道编码领域全部使用极化码。2016年8月4日，诺基亚和电信传媒公司贝尔再次在加拿大完成了5G信号的测试。在试验中诺基亚公司采用了73GHz区域内的频谱，数据传输速度也达到了现有4G网络的6倍。2016年10月18日，在QUALCOMM 4G/5G高峰会上，高通公司对外公开发表了全世界第一个5G基带芯片X50。 按照高通公司的未来规划，骁龙X50 5G平台将包括调制解调器、SDR051毫米波接收机和开放性的PMX50电池管理晶片。2016年11月17日，国际上的无线标准的机构3GPP第87次全体会议在美国拉斯维加斯举行，最后，华为凭借59家代表的支持，以Polar Code（极化码）击败高通公司的LDPC和法国。
在蜂窝网络下D2D通信的功率控制是其中一个重要的研究课题，目前已经有好多文献对基于蜂窝网络下的D2D通信的功率控制算法进行了研究。在对D2D通信的功率控制算法研究时主要涉及拉格朗日函数、博弈论和DC规划方法。
2015年，韩春燕针对频分双工系统提出了在满足CUE最小信干噪比（SINR）与平均SINR的约束条件下，建立最大化D2D链路平均吞吐量的功率控制问题，并利用拉格朗日对偶性理论求出最佳DUE功率的闭式解来保障CUE通信质量的DUE功率控制算法。
2016年，马蓓等针对蜂窝网络下D2D通信实际场景中的不完整信道状态信息（CSI），明确指出了一种具有鲁棒性的DUE与CUE功率控制算法。
2017年，朱国晖等针对一个全双工DUE对复用多个CUE上行频谱资源的情景，提出了以最大化全双工D2D链路的总速率为目标，并利用拉格朗日对偶理论来获得最优的UE发射功率，从而保障蜂窝用户设备服务质量的DUE与CUE功率控制。
2017年，尼俊红等针对多个DUE复用多个CUE频谱资源时引起的公平性问题，在保证CUE速率的前提下，提出了一个最大化最小DUE容量的输出功率分配演算法。该算法先将非凸优化问题转化为DC规划问题，然后转化成凸优化问题，最后利用对分算法找到适当的约束值来实现D2D通信的功率分配。
2018年，国外学者Jiakuo和leong maichael研究了块衰落信道中D2D通信的节能功率分配，并明确提出了一种有效率的功率分派计划。在中断概率和平均发射功率的双重约束下，建立以最大化D2D通信的平均能量效率（EE）为优化对象的功率控制问题，利用 Dinkelbach 算法与拉格朗日对偶理论求出最优的UE发射功率。
（二）5G之D2D通信技术专利申请量变化趋势
本文用于分析的数据来源INCOPAT数据库，采用与5G之D2D通信技术相关的关键词在标题、摘要和权利要求字段进行检索，数据起止日期为2001年01月01日至2020年1月31日。由于专利法规定，发明专利申请是自申请日起18个月公布，因此2019年10月以后的申请有部分还未公开，2019年的申请大部分还未公开。
目前，在全球市场上传统的显示面板企业纷纷布局5G之D2D通信技术市场。2011年之前，受限于通讯设备技术整体的发展水平，5G之D2D通信技术专利处于起步阶段，全球的年申请量很低。2011年以后，随着计算机技术技术的发展，5G通信技术在通讯设备显示系统中的应用显著增加，整体的年申请量呈现快速上升趋势。但是，总体来说，5G之D2D通信技术专利的整体申请量仍然不高，一方面是由于5G通信技术并不是一种仅能应用在通讯设备上的单一技术;另一方面说明5G通信技术在车载显示系统中的应用处于初始起步阶段，未来的发展空间巨大。
与全球专利申请量进行对比，2011年以前国内的5G之D2D通信技术专利的专利申请量极低，这说明国内5G之D2D通信技术专利的起步要晚。2011年以后，国内5G之D2D通信技术专利的专利申请量才开始出现逐渐增加的趋势，这与全球的申请量趋势大致相同。这个数据反映了在国内，5G之D2D通信技术专利虽然起步较晚，但是后来逐渐与全球趋势看齐。从整体数据来看，国内5G之D2D通信技术专利的专利布局数量还很少，虽然申请量基本呈逐年递增的趋势，但是年申请数量很少，最高的年申请量也很低。这说明5G之D2D通信技术专利在国内还处于初始的起步阶段，未来随着5G通信技术和通讯设备的发展，发展空间巨大。目前这个阶段对于有志于在该领域有所发展的国内企业来说，是一个重要的机遇期。
三、结语
综上所述，D2D通信技术复用蜂窝用户的频谱资源提高了频谱效率，但是造成了同频干扰，这并说明了可以通过功率控制来解决这个问题。5G通信网络的发展为D2D通信技术应用于各行各业上提供了良好的契机。目前，不论从全球或国内范围来看，D2D通信技术的整体专利申请量还较低，且专利申请量还处于快速上升阶段，对于后续的申请人来说，机遇较大。在不远的将来，随着研究的深入和投入的增加，D2D通信技术专利将迎来从量变到质变的飞跃，其必将以更成熟的方式服务行业应用、在更多方面影响人们的生活。
参考文献：
[1]倪艺洋，王玉玺，朱洪波.面向5G的毫米波D2D通信技术综述[J].现代电子技术，2019，42（21）：6-12.
[2]俞紫锋.基于D2D通信的流量卸载技术综述[J].中国新通信，2019，21（11）：5.
[3]马得途，李国宁.基于D2D技术的车车通信研究[J].铁道标准设计，2019，63（1）：147-152.
关键词：国内外;5G;D2D通信技术
一、引言
虽然5G能提供极快的传输速度，能达到4G网络的四十倍，而且时延性很低，但是信号的衍射能力有限，而且发射距离短，需要很多基站覆盖。华为在2009年就早就开始深入研究5G的涉及到的关键技术，并在之后几年面对外面展出了5G的试验机。2012 年 11 月，欧盟在第七框架计划（FP7）启动了全球第一个面向 5G 研发的国际性项目 METIS（Mobi1e and Wire1ess Communications Enab1ers for the Twenty-Twenty Information Society），从此 5G 进入了研发阶段。
D2D通信作为5G技术的核心技术之一，在不断的发展过程中其已能够提供信息共享、广告推送等多种新兴的业务，在未来的5G通信系统中起到很大的作用。相较为其他的通讯关键的新技术，D2D通信技术具备极大的绝对优势。在技术方面：D2D的工作频段采用许可频段，保证了可靠稳定的服务，以及在抗干扰上有较好的稳定性;在小区蜂窝网络中，家庭基站需连接核心网络，而D2D无需接入核心网络，降低了核心网的负载率;在未来通信中D2D设备的点对点通信技术降低了基站的负载，并提高了小区的吞吐量。本文将围绕国内外5G之D2D通信技术的进行研究综述。
二、国内外研究现状
（一）国内外研究状况
2016年4月，华为已完成中国IMT-2020加速第一阶段的空口关键核心技术的测试，在5G信道编码领域全部使用极化码。2016年8月4日，诺基亚和电信传媒公司贝尔再次在加拿大完成了5G信号的测试。在试验中诺基亚公司采用了73GHz区域内的频谱，数据传输速度也达到了现有4G网络的6倍。2016年10月18日，在QUALCOMM 4G/5G高峰会上，高通公司对外公开发表了全世界第一个5G基带芯片X50。 按照高通公司的未来规划，骁龙X50 5G平台将包括调制解调器、SDR051毫米波接收机和开放性的PMX50电池管理晶片。2016年11月17日，国际上的无线标准的机构3GPP第87次全体会议在美国拉斯维加斯举行，最后，华为凭借59家代表的支持，以Polar Code（极化码）击败高通公司的LDPC和法国。
在蜂窝网络下D2D通信的功率控制是其中一个重要的研究课题，目前已经有好多文献对基于蜂窝网络下的D2D通信的功率控制算法进行了研究。在对D2D通信的功率控制算法研究时主要涉及拉格朗日函数、博弈论和DC规划方法。
2015年，韩春燕针对频分双工系统提出了在满足CUE最小信干噪比（SINR）与平均SINR的约束条件下，建立最大化D2D链路平均吞吐量的功率控制问题，并利用拉格朗日对偶性理论求出最佳DUE功率的闭式解来保障CUE通信质量的DUE功率控制算法。
2016年，马蓓等针对蜂窝网络下D2D通信实际场景中的不完整信道状态信息（CSI），明确指出了一种具有鲁棒性的DUE与CUE功率控制算法。
2017年，朱国晖等针对一个全双工DUE对复用多个CUE上行频谱资源的情景，提出了以最大化全双工D2D链路的总速率为目标，并利用拉格朗日对偶理论来获得最优的UE发射功率，从而保障蜂窝用户设备服务质量的DUE与CUE功率控制。
2017年，尼俊红等针对多个DUE复用多个CUE频谱资源时引起的公平性问题，在保证CUE速率的前提下，提出了一个最大化最小DUE容量的输出功率分配演算法。该算法先将非凸优化问题转化为DC规划问题，然后转化成凸优化问题，最后利用对分算法找到适当的约束值来实现D2D通信的功率分配。
2018年，国外学者Jiakuo和leong maichael研究了块衰落信道中D2D通信的节能功率分配，并明确提出了一种有效率的功率分派计划。在中断概率和平均发射功率的双重约束下，建立以最大化D2D通信的平均能量效率（EE）为优化对象的功率控制问题，利用 Dinkelbach 算法与拉格朗日对偶理论求出最优的UE发射功率。
（二）5G之D2D通信技术专利申请量变化趋势
本文用于分析的数据来源INCOPAT数据库，采用与5G之D2D通信技术相关的关键词在标题、摘要和权利要求字段进行检索，数据起止日期为2001年01月01日至2020年1月31日。由于专利法规定，发明专利申请是自申请日起18个月公布，因此2019年10月以后的申请有部分还未公开，2019年的申请大部分还未公开。
目前，在全球市场上传统的显示面板企业纷纷布局5G之D2D通信技术市场。2011年之前，受限于通讯设备技术整体的发展水平，5G之D2D通信技术专利处于起步阶段，全球的年申请量很低。2011年以后，随着计算机技术技术的发展，5G通信技术在通讯设备显示系统中的应用显著增加，整体的年申请量呈现快速上升趋势。但是，总体来说，5G之D2D通信技术专利的整体申请量仍然不高，一方面是由于5G通信技术并不是一种仅能应用在通讯设备上的单一技术;另一方面说明5G通信技术在车载显示系统中的应用处于初始起步阶段，未来的发展空间巨大。
与全球专利申请量进行对比，2011年以前国内的5G之D2D通信技术专利的专利申请量极低，这说明国内5G之D2D通信技术专利的起步要晚。2011年以后，国内5G之D2D通信技术专利的专利申请量才开始出现逐渐增加的趋势，这与全球的申请量趋势大致相同。这个数据反映了在国内，5G之D2D通信技术专利虽然起步较晚，但是后来逐渐与全球趋势看齐。从整体数据来看，国内5G之D2D通信技术专利的专利布局数量还很少，虽然申请量基本呈逐年递增的趋势，但是年申请数量很少，最高的年申请量也很低。这说明5G之D2D通信技术专利在国内还处于初始的起步阶段，未来随着5G通信技术和通讯设备的发展，发展空间巨大。目前这个阶段对于有志于在该领域有所发展的国内企业来说，是一个重要的机遇期。
三、结语
综上所述，D2D通信技术复用蜂窝用户的频谱资源提高了频谱效率，但是造成了同频干扰，这并说明了可以通过功率控制来解决这个问题。5G通信网络的发展为D2D通信技术应用于各行各业上提供了良好的契机。目前，不论从全球或国内范围来看，D2D通信技术的整体专利申请量还较低，且专利申请量还处于快速上升阶段，对于后续的申请人来说，机遇较大。在不远的将来，随着研究的深入和投入的增加，D2D通信技术专利将迎来从量变到质变的飞跃，其必将以更成熟的方式服务行业应用、在更多方面影响人们的生活。
参考文献：
[1]倪艺洋，王玉玺，朱洪波.面向5G的毫米波D2D通信技术综述[J].现代电子技术，2019，42（21）：6-12.
[2]俞紫锋.基于D2D通信的流量卸载技术综述[J].中国新通信，2019，21（11）：5.
[3]马得途，李国宁.基于D2D技术的车车通信研究[J].铁道标准设计，2019，63（1）：147-152.