李维谦，邱 玲

(中国科学技术大学 中国科学院无线光电通信重点实验室， 合肥 230027)(2017年12月20日收稿； 2018年3月5日收修改稿)

针对互联网和物联网不断增长的移动业务需求，第五代(fifth-generation，5G)移动通信系统提出支持高达数十Gbps的峰值速率和1百万个/km2的海量连接密度的性能指标[1]。面对5G场景中高流量密度和高连接数的技术挑战，传统以基站侧为中心的蜂窝网络将产生严重的频谱效率低和基站超负荷等问题。因此，5G通信系统考虑将基于用户侧的终端直通(device-to-device，D2D)通信作为对基站侧通信的补充机制，通过复用小区蜂窝用户频谱资源进行终端设备间的直接数据通信，减轻基站侧负载，以满足海量用户终端的连接需求、增强小区覆盖和提升整体用户速率。

D2D通信包括点对点和多播[2]两种传输模式，其中点对点传输模式无法解决无线网络中大量重复的流行文件传输造成的资源浪费问题，因此频谱利用率较低。针对大量接收相同数据的用户密集分布在一个较小的区域内的场景，例如，在一个露天演唱会现场，所有用户需从基站下载相同的视频资源；或在一个会议现场，所有与会者需要获取相同的文件。在这类场景下，由于接收数据的用户之间距离较近，借助D2D多播来辅助基站下行传输，可以提高频谱效率和缩短端到端时延。在蜂窝网络中支持D2D多播通信模式将逐渐成为5G通信系统的主流网络架构之一[3]。

在支持D2D多播的蜂窝网络中， D2D多播簇由簇头和簇内接收用户组成。……