应急场景下基于可靠无线通信的D2U功率控制机制研究

程传彬，吴鹏飞，黄 俊

(1. 重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065；2. 重庆邮电大学 计算机科学与技术学院，重庆 400065)

0 前 言

作为应急通信的有效解决方案之一，终端直连通信(device-to-device，D2D)技术受到了业界的广泛关注[1]。D2D技术最早由3GPP Rel.11所定义，即设备与设备之间允许复用蜂窝频谱进行直连通信。当发生自然灾害而导致基础设施(如电力设施和通信设施等)损毁时，利用D2D通信可完成应急区域的数据交互和环境监测，从而大大缩短灾害应急救援时间[2-3]。

然而，D2D通信技术在应急环境下也面临诸多技术挑战。一方面，终端设备能量受限，无法满足长时间、数据量大的传输需求；另一方面，灾害区域的通信环境一般较为复杂，无法保证可靠通信(如同频干扰、距离过远等)。近几年来，随着能量采集技术和无人机技术的发展，上述两大问题得到了一定程度的缓解。使设备在环境中采集能量并与无人机建立通信连接，则有望在应急场景下实现可靠通信[4-5]。

如何利用D2D或者D2U通信技术保障应急场景下的可靠通信是当前研究的热点。文献[6]研究了毫米波链路之间交互所引发的吞吐量低和时延高问题，作者试图通过重传机制来解决上述问题。但该机制引入了额外的能耗开销。文献[7-8]设计了无人机(unmanned aerial vehicle，UAV)辅助模式下功率控制算法来提高D2D通信速率，可以在一定范围内提高通信质量，但未能引入重传机制，进一步提高应急场景中可靠通信。文献[9-10]设计了功率控制算法来优化UAV与D2D设备之间的中断概率，从而节省UAV能量，延长服务时间，但并未考虑应急场景下D2D设备的能量，控制发射功率。……