CN102348272A - 对设备到设备通信进行发射器功率控制的装置和方法 - Google Patents

对设备到设备通信进行发射器功率控制的装置和方法 Download PDF

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CN102348272A CN2011102220430A CN201110222043A CN102348272A CN 102348272 A CN102348272 A CN 102348272A CN 2011102220430 A CN2011102220430 A CN 2011102220430A CN 201110222043 A CN201110222043 A CN 201110222043A CN 102348272 A CN102348272 A CN 102348272A
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Abstract

本发明涉及用于对在通信系统中的设备到设备通信的发射器功率进行控制的装置、方法和系统。在一个实施例中，装置包括处理器和存储器，其中该存储器包括计算机程序代码。存储器和计算机程序代码被配置成通过处理器促使该装置监测从基站到参与采用通信资源的蜂窝通信的用户设备的下行链路上的反馈消息，并且根据反馈消息来对采用通信资源的设备到设备(“D2D”)通信的发射器功率水平进行控制。

Description

对设备到设备通信进行发射器功率控制的装置和方法
技术领域
本发明总体上涉及通信系统，并且更具体地涉及对在通信系统中的设备到设备通信的发射器功率水平进行控制的装置、方法和系统。
背景技术
第三代合作伙伴计划(“3GPP”)的长期演进(“LTE”)(也称为3GPP LTE)指的是涉及3GPP版本8以及更高版本的研究和开发，其名称通常用于描述目标在于标识可以改进系统(诸如通用移动电信系统(UMTS))的技术和能力的整个产业进行中的努力。概念“LTE-A”在产业中通常用来指LTE中的进一步提升。该有广泛根据的项目的目标包括改善通信效率、降低成本、改善服务、利用新的频谱机会以及实现与其他开放标准更好的集成。
3GPP中的演进型陆地无线电接入网络(“E-UTRAN”)包括朝向诸如蜂窝电话之类的无线通信设备提供用户平面(包括分组数据汇聚协议/无线电链路控制/介质访问控制/物理(“PDCP/RLC/PHY”)子层)和控制平面(包括无线电资源控制“RLC”子层)协议终止的基站。无线通信设备或者终端通常被认为是用户设备(也称为“UE”)。基站是经常被称作节点B或者NB的通信网络的实体。具体地，在E-UTRAN中，“演进型”基站称为eNodeB或者eNB。关于E-UTRAN的整体结构的细节，参见通过引用并入本文的3GPP技术规范(“TS”)36.300v8.7.0(2008-12)。关于无线电资源控制管理的细节，参见通过引用并入本文的3GPP TS 25.331v.9.1.0(2009-12)and 3GPP TS36.331v.9.1.0(2009-12)。
随着诸如蜂窝电话、卫星和微波通信系统之类的无线通信系统被广泛地部署并且不断吸引数目不断增长的用户，存在的迫切需求是容纳大量以及数目可变的通信设备，其中这些通信设备在固定的频谱分配和有限的传输功率内传输数量不断增长的数据。数据的增长的数量是无线通信设备传输视频信息、因特网冲浪以及进行普通语音通信的结果。这样的过程必须在容纳大量无线通信设备的基本上同时操作的同时进行。
蜂窝通信系统已典型地被构建为具有以下架构，其允许用户设备通过一个或者多个中介基站进行通信，这些基站建立用户设备之间的通信路径并且对这些通信路径进行控制。然而，直接的设备到设备(“D2D”)通信、移动到移动(“M2M”)通信、终端到终端(“T2T”)通信、对等(“P2P”)通信已经开始被广泛地集成到诸如3GPP中规定的LTE/LTE-A蜂窝通信系统中。直接的设备到设备通信的集成允许包括诸如移动设备、终端、对等点或者机器之类的用户设备的终端设备在使用蜂窝通信系统或者网络的无线电资源的直接无线通信链路上进行通信。以这种方式，蜂窝通信资源由彼此直接通信的设备与具有到基站的正常通信链路的设备共享。
将直接的设备到设备通信添加到蜂窝通信系统中允许在用户设备和基站这两者中减小发射器功耗的可能性，从而增加蜂窝通信系统能力并且建立更多针对用户设备的服务。然而，在不必要地花费有限的通信资源的情况下，有效地对在LTE蜂窝通信系统下操作的D2D通信的用户设备的发射器功率水平进行控制仍然是个未解决的问题。
在集成的通信系统中，通信资源被分配给在蜂窝系统的频谱中操作于蜂窝通信模式或半自主D2D通信模式中的用户设备。重要的是，有效地对在蜂窝通信系统中采用D2D通信的用户设备的发射器功率水平进行控制，使得可以避免由采用D2D通信的用户设备与采用蜂窝通信的用户设备的干扰，尤其是在蜂窝通信系统频谱由采用D2D通信的用户设备重复使用时。
更棘手的问题之一是在蜂窝通信系统中的用户设备参与到采用与蜂窝通信系统共享频谱的通信系统中的另一用户设备通信时，怎样控制蜂窝通信系统中的用户设备的发射器功率水平。鉴于诸如蜂窝通信系统之类的通信系统的不断部署以及D2D通信不断增加的利用，有益的是采用如下的过程和方法：其使得这些通信模式能够共存但没有不必要的共同干扰，并且能够对用户设备发射器功率水平进行有效控制，这避免了当前移动通信的缺陷。
发明内容
通过本发明的实施例一般性地解决或者克服了这些或者其他问题，并且一般性地获得了技术效果，其中本发明的实施例包括用于对通信系统中直接的设备到设备通信的发射器功率水平进行控制的装置、方法和系统。在一个实施例中，装置包括处理器和存储器，其中该存储器包括计算机程序代码。存储器和计算机程序代码被配置成与处理器一起促使该装置监测从基站到参与采用通信资源的蜂窝通信的用户设备的反馈消息，并且根据反馈消息对采用通信资源的D2D通信的发射器功率水平进行控制。
前述内容相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点，其目的在与使本发明的接下来的详细描述更加好理解。此后将描述本发明的附加特征和优点，这些附加特征和优点构成了本发明的权利要求的主题。本领域技术人员应当理解的是，公开的概念和具体实施例可以很容易地利用为修改或者设计其他结构或者过程的基础以实现与本发明相同的目的。本领域技术人员应当意识到的是，这样的等同构建并不脱离如附随权利要求中所阐明的本发明的精神实质和范围。
附图说明
为了更全面地理解本发明及其优点，现在将参照与附随附图结合考虑的以下详细描述，在附图中：
图1和图2图示了提供本发明的原理的应用环境的通信系统的实施例的系统级示意图，该通信系统包括基站和无线通信设备。
图3和图4图示了提供本发明的原理的应用环境的通信系统的实施例的系统级示意图，该通信系统包括无线通信系统。
图5图示了通信系统的通信元件的实施例的系统级示意图，该通信系统用于本发明的原理的应用。
图6图示了通信系统的实施例的系统级示意图，该通信系统展示了与根据本发明原理的无线通信设备相关联的示例性干扰。
图7图示了用于对根据本发明原理的通信系统进行操作的方法的实施例的信令图。
图8图示了用于对根据本发明原理的通信元件进行操作的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
以下详细讨论目前优选的实施例的制作和使用。然而，应当理解的是，本发明提供了可以在各种具体情境中体现的可应用的创新概念。讨论的具体实施例仅是制作和使用本发明的具体方式的示例，并且并不限制本发明的范围。鉴于以上内容，本发明将关于在用于以下的装置、方法和系统的具体上下文中进行描述：有效地允许对参与D2D通信中的用户设备的发射器功率水平进行控制，该用户设备采用蜂窝通信系统的频谱，从而使得在两个通信模式之间对干扰进行了管理。装置、方法和系统可应用于(非限制性的)任何通信系统，包括诸如UMTS、LTE之类的现有和未来3GPP技术，以及其诸如第4代(4G)通信系统之类的未来变形。
现在转到图1，图示了提供本发明的原理的应用环境的无线通信系统，包括基站115和无线通信设备(例如，用户设备)135、140、145。基站115耦合到公共交换电话网络(未示出)。基站115配置有多个天线以在包括第一扇区120、第二扇区125、第三扇区130的多个扇区中发射和接收信号，典型地，每个扇区跨度为120度。三个扇区或者多于三个的扇区可以根据频率进行配置，并且一个基站115可以支持多于一个频率。虽然图1图示了在每个扇区(例如，第一扇区120)中有一个无线通信设备(例如，无线通信设备140)，但是扇区(例如，第一扇区120)通常可以包含多个无线通信设备。在备选实施例中，基站115可以被形成为仅具有一个扇区(例如，第一扇区120)，并且可以构建多个基站以根据多点协作多输入/多输出(“C-MIMO”)操作等来发射。
扇区(例如，第一扇区120)通过对来自基站天线的辐射信号进行集中和相位调整来形成，并且每个扇区(例如，第一扇区120)上可以采用单独的天线。多个扇区120、125、130增加了用户台的数目(例如，无线通信设备135、140、145)，这些用户台可以同时地与基站115进行通信，而不需要通过减小由于对基站天线进行集中和相位调整而导致的干扰来增加所利用的带宽。尽管无线通信设备135、140、145为初级通信系统的部分，但是无线通信设备135、140、145以及诸如机器(未示出)之类的其他设备可以是次级通信系统的一部分，以参与(但不限于)D2D和机器到机器的通信或者其他通信。
现在转到图2，图示了提供本发明的原理的应用环境的通信系统的实施例的系统级示意图，该通信系统包括基站210和无线通信设备(例如，用户设备)260、270。通信系统包括通过通信路径或者链路220(例如，通过光纤通信路径)耦合到诸如公共交换电话网络(“PSTN”)230之类的核心电信网络的基站210。基站210分别通过无线通信路径或者链路240、250耦合到位于其蜂窝区域290内的无线通信设备260、270。
在图2中图示的通信系统的操作中，基站210分别在通信路径240、250上通过由基站210分配的控制和数据通信资源与每个无线通信设备260、270进行通信。控制和数据通信资源可以包括频分双工(“FDD”)通信模式和/或时分双工(“TDD”)通信模式中的频率和时隙通信资源。尽管无线通信设备260、270为初级通信系统的部分，但是无线通信设备260、270以及诸如机器(未示出)之类的其他设备可以是次级通信系统的一部分，以参与(但不限于)D2D和机器到机器的通信或者其他通信。
现在转到图3，图示了提供本发明的原理的应用环境的通信系统实施例的系统级示意图，该通信系统包括无线通信系统。无线通信系统可以被配置成用于提供演进型UMTS陆地无线接入网络(“E-UTRAN”)通用移动电信服务。移动管理实体/系统架构演进网关(“MME/SAE GW”，其中之一被指定为310)经由S1通信链路(其中的一些被指定为“S1链路”)为E-UTRAN节点B(指定为“eNB”、“演进型节点B”，也称为“基站”，其中之一被指定为320)提供控制功能。基站320经由X2通信链路(其中一些被指定为“X2链路”)进行通信。各种通信链路典型地为光纤、微波或者诸如同轴链路之类的其他高频通信路径，或者它们的组合。
基站320与诸如用户设备(“UE”，其中之一被指定为330)之类的无线通信设备进行通信，其中用户设备通常是用户携带的移动收发器。因此，将基站320耦合到用户设备330的通信链路(指定为“Uu”通信链路，其中的一些被指定为“Uu链路”)为采用诸如例如正交频分复用(“OFDM”)信号之类的无线通信信号的空中链路。尽管用户设备330为初级通信系统的部分，但是用户设备330以及诸如机器(未示出)之类的其他设备可以是次级通信系统的一部分，以参与(但不限于)D2D和机器到机器的通信或者其他通信。
现在转到图4，图示了提供本发明的原理的应用环境的通信系统实施例的系统级示意图，该通信系统包括无线通信系统。无线通信系统提供E-UTRAN架构，该架构包括基站(其中之一被指定为410)，基站朝向诸如用户设备420之类的无线通信设备以及诸如机器425之类的其他设备(例如，家电、电视机、计量表等)提供E-UTRAN用户平面(分组数据汇聚协议/无线电链路控制/介质访问控制/物理)和控制平面(无线电资源控制)协议终止。基站410与X2接口或者通信链路(被指定为“X2”)互连。基站410还通过S1接口或者通信链路(被指定为“S1”)连接到演进型分组核心(“EPC”)，该演进型分组核心包括移动管理实体/系统架构演进网关(“MME/SAEGW”，其中之一被指定为430)。S1接口支持移动管理实体/系统架构演进网关430与基站410之间的多实体关系。对于支持公共地面移动间切换的应用而言，eNB间活动模式移动性由经由S1接口的移动管理实体/系统架构演进网关430重定位来支持。
基站410可以主管诸如无线电资源管理之类的功能。例如，基站410可以执行以下功能：例如因特网协议(“IP”)报头压缩和用户数据流的加密、将用户数据流译成密码、无线承载控制、无线准入控制、连接移动性控制、在上行链路和下行链路这两者上向用户设备动态分配通信资源、对在用户设备附着处的移动性管理实体的选择、用户平面数据朝向用户平面实体的路由、寻呼消息(源自移动性管理实体或者操作和维护)的调度和传输以及针对移动和调度的测量和报告配置。移动管理实体/系统架构演进网关430可以主管诸如以下的功能：寻呼消息向基站410的分发、安全控制、出于寻呼原因的用户平面分组的终止、为支持用户设备移动性切换用户平面、空闲状态移动性控制以及系统架构演进承载控制。用户设备420和机器425从基站410接收信息块群组的分配。
附加地，基站410中的一些基站耦合到归属基站440(设备)，该归属基站耦合到针对次级通信系统的诸如用户设备450和/或机器(未示出)之类的设备。基站410可以直接向用户设备450和机器分配次级通信系统资源，或者向归属基站440分配次级通信系统资源以用于次级通信系统内的通信(例如，本地或者D2D通信)。次级通信系统资源可以与基站410采用来与其服务区域中的用户设备420进行通信的通信资源重叠。为了更好地理解归属基站440(指定为“HeNB”)，参见通过引用并入本文的3 GPP TS 32.781v.9.1.0(2010-03)。尽管用户设备420和机器425为初级通信系统的部分，但是用户设备420、机器425以及归属基站440(与其他用户设备450和机器(未示出)通信)可以是次级通信系统的一部分，以参与(但不限于)D2D和机器到机器的通信或者其他通信。
现在转到图5，图示了用于本发明的原理的应用的通信系统的通信元件510的实施例的系统级示意图。通信元件或者设备510可以表示(非限制性的)基站、无线通信设备(例如，用户台、终端、移动站、用户设备、机器)、网络控制元件、通信节点等。在通信元件或者设备510表示用户设备时，用户设备可以被配置成采用一个或者多个基站作为通信路径中的中介与另一用户设备进行通信(称为蜂窝通信)。用户设备也可以被配置成在没有基站介入通信路径中的情况下直接与另一用户设备进行通信(也称为设备到设备(“D2D”)通信)。通信元件510至少包括处理器520、存储程序和临时或者更永久属性的数据的存储器550、天线560以及耦合到天线560和处理器520以用于双向无线通信的射频收发器570。通信元件510可以形成有多个天线，以允许多输入多输出(“MIMO”)模式的操作。通信元件510可以提供点对点和/或点对多点的通信服务。
通信元件510(诸如蜂窝通信系统或者网络中的基站)可以耦合到诸如公共交换电话网络(“PSTN”)的网络控制元件580之类的通信网络元件。网络控制元件580继而可以被形成有处理器、存储器、以及其他电子元件(未示出)。网络控制元件580通常提供对诸如PSTN之类的电信网络的接入。接入可以使用光纤、同轴电缆、双绞线、微波通信、或者耦合到适当链路终止元件的类似链路来提供。形成为无线通信设备的通信元件510通常为旨在由最终用户携带的自包含设备。
通信元件510中的处理器520可以由用一个或者多个处理设备实现，该处理器520执行与通信元件的功能相关联的功能，包括但是不限于天线增益/相位参数的预解码(预编码器521)、对形成通信消息的各自比特的编码和解码(编码器/解码器523)、信息的格式化以及通信元件的整体控制(控制器525)，其中该总体控制包括与通信资源的管理有关的过程(资源管理器528)。与通信资源的管理有关的示例性功能包括但不限于硬件安装、通信量控制、性能数据分析、最终用户和设备的追踪、配置管理、最终用户管理、无线通信设备的管理、费率表的管理、订制、安全、收费等。例如，根据存储器550，资源管理器528被配置成用于针对语音通信和数据向/从通信元件510的传输分配初级和次级通信资源(例如，时间和频率通信资源)，以及被配置成用于格式化包括在初级和次级通信系统中的通信资源的消息。
执行与通信资源的管理有关的特定功能和过程的部分或者全部可以在与通信元件510分离和/或耦合的设备中进行，而这样的功能或者过程的结果被通信到通信元件510以供执行。通信元件510的处理器520可以是适于本地应用环境的任何类型，并且作为非限制性示例，可以包括以下中的一个或者多个：通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(“DSP”)、现场可编程门阵列(“FPGA”)、专用集成电路(“ASIC”)以及基于多核处理器架构的处理器。
通信元件510的收发器570将信息调制到载波波形上以供由通信元件510经由天线560向另一通信元件发射。收发器570对经由天线560接收到的信息进行解调以供其他通信元件进一步处理。收发器570能够支持通信元件510的双工操作。
如以上提到的通信元件510的存储器550可以是一个或者多个存储器并且可以是适于本地应用环境的任何类型，以及可以使用以下的任何适当的易失性或者非易失性数据存储技术来实现：诸如基于半导体的存储器设备、磁存储器设备和系统、光存储器设备和系统、固定存储器、可移动存储器。存储在存储器550内的程序可以包括程序指令或者计算机程序代码，这些程序指令或者计算机程序代码在由关联处理器执行时，允许通信元件510执行本文描述的任务。当然，存储器550可以为将要向并且从通信元件510发射的数据形成数据缓冲器。如本文描述的系统、子系统和模块的示例性实施例可以至少部分地由例如无线通信设备和基站的处理器可执行的计算机软件，或者由硬件或者它们的组合来实现。如将变得明显的，系统、子系统和模块可以在如本文图示和描述的通信元件510中体现。
可以通过将蜂窝通信系统构造为具有如下架构来获得通信资源的利用效率：该架构使得将要开始的直接设备到设备、移动到移动、终端到终端以及对等通信能够被广泛地结合到蜂窝通信系统中，例如3GPP所规定的LTE/LTE-A蜂窝通信系统中。D2D通信允许诸如移动设备、终端、或者机器之类的用户设备在避免使用一个或者多个基站作为通信路径中的中介的无线通信链路上来进行通信。D2D通信使用蜂窝通信系统或者网络的无线电通信资源，从而与具有到基站的正常通信链路的设备共享蜂窝通信资源。示例性蜂窝通信系统或者网络在频分双工模式中进行操作，在该模式中，设备到设备的连接使用由基站控制的、蜂窝通信系统或者网络上行链路(“UL”)、下行链路(“DL”)或者它们的组合的通信资源来利用时分双工模式。FDD或者TDD蜂窝通信系统(在其中直接通信连接利用FDD或者TDD通信)的一般概念在McLaughlin等人于2004年12月16日递交的、题目为“Cellular Communication System”的国际专利申请WO2005/060182中进行了描述，该申请通过引用并入本文。
现在转到图6，图示了根据本发明的原理的通信系统的实施例的系统级示意图，该通信系统展示与无线通信设备(例如，用户设备)相关联的示例性干扰。关于图6图示的干扰的类型由于通信系统中针对蜂窝通信和D2D通信的用户设备之间的频谱重复使用而发生。通信系统包括基站605以及服务区域内的第一用户设备610、第二用户设备620、第三用户设备630、第四用户设备640、以及第五用户设备650。第一用户设备610在上行链路上向基站605发射信号。第二用户设备620在直接的设备到设备链路上向用户设备630发射信号。第四用户设备640在直接的设备到设备链路上向用户设备650发射信号。
图6中图示的一种类型的干扰为蜂窝对设备(“C2D”)干扰，其中蜂窝通信(或传输)与D2D通信发生干扰，如表示为C2D干扰。另一类型的干扰是D2D干扰，其中D2D通信之间互相干扰，如表示为D2D干扰。第三类型的干扰是设备对蜂窝(“D2C”)干扰，其中D2D通信与蜂窝通信发生干扰，如表示为D2C干扰。尽管已经做出了一些进步以减小通信系统中关于蜂窝和D2D通信的干扰，有益的是在不显著地影响D2D通信的情况下解决干扰问题。
在一个解决方案中，一旦基站经历了来自参与D2D通信的用户设备的高水平的干扰，则基站发送功率控制命令以调节用户设备的发射器功率水平。然而这个过程被限制于蜂窝控制的通信系统，在该系统中通信资源的分配和针对D2D通信的发射器功率水平调节由基站经由在物理下行链路控制信道(“PDCCH”)上经由下行链路信令进行控制。因此，基站需要下行链路信令，而这消耗宝贵的通信资源。
在另一解决方案中，基于基站的信令而减小针对参与D2D通信的用户设备的发射器功率水平。然而，没有建立用来设定用户设备的减小的发射极功率水平的值的简单规则。减小的值可以在逐个情况的基础上不同地设定，并且可以采用下行链路信令来调节该值，这再次消耗了宝贵的通信资源。
在又一解决方案中，基站在该基站的服务区域中为用户设备计算并且广播期望的(或者允许的)D2D干扰(即表示针对每个上行链路资源块(“RB”)的期望水平的干扰的表“ExpInterfereTable”)。基于接收到的ExpInterfereTable，参与D2D通信的用户设备基于从用户设备到基站的路径损耗以及基站处允许的干扰水平导出允许的最大发射器功率水平。(例如参见，于2009年4月30日提交的、名称为“Method and Apparatus for Managing Device-To-DeviceInterference”的PCT申请No.PCT/IB2009/051772，该申请通过引用全部并入本文。)对于该解决方案而言，广播消息在下行链路中传输，这消耗了稀缺的广播通信资源。干扰的允许的水平通常基于固定的阈值，而不管蜂窝通信的信道条件如何，并且很难建立最佳的阈值设定。因此，在蜂窝通信系统频谱被重复使用于D2D通信时，尤其在基站并不控制D2D通信路径时，并不存在用于避免对蜂窝通信(或者传输)的干扰的可行方案。
如本文所介绍的，功率控制过程被用于在用户设备将通信资源(例如，蜂窝通信资源)重复使用于D2D通信时减小或者避免对蜂窝通信的干扰而同时增强D2D通信性能。本文通常假设的是，参与D2D通信的用户设备可以获得参与蜂窝通信的其他用户设备的无线网络临时标识符(“RNTI”)，从而使得参与D2D通信的用户设备可以对参与蜂窝通信的其他用户设备的PDCCH进行解码。进一步假定的是，从蜂窝通信到参与D2D通信的用户设备的干扰可以借助于常规蜂窝控制的通信资源或者通过针对半自主D2D通信的通信资源来进行控制。
为了减小或者避免对参与蜂窝通信的其他用户设备的上行链路的干扰，发射D2D通信的用户设备基于针对参与蜂窝通信的受影响的用户设备的混合自动重传请求(“HARQ”)反馈消息来调节发射器功率水平。其他用户设备的上行链路蜂窝传输和来自基站的对应的反馈消息可以由参与D2D通信的用户设备通过监测其PDCCH来获得。
在示例性方法中，基于参与蜂窝通信的受影响的用户设备的瞬时HARQ反馈消息来对发射D2D通信的用户设备的发射器功率水平进行控制。如果针对参与蜂窝通信的受影响的用户设备的第一上行链路传输的HARQ反馈消息是成功接收的确认(“ACK”)，则如由以下方程所表示来增加发射器功率水平：
TxPower＝TxPower+UpStep，
其中在方程右侧的初始发射器功率水平TxPower增加了增量UpStep以产生在方程左侧的增加后的发射器功率水平TxPower。
如果针对参与蜂窝通信的受影响的用户设备的第一上行链路传输的HARQ反馈是否定确认(“NAK”)，则由以下方程所表示来减小发射器功率水平：
TxPower＝TxPower-DownStep，
其中在方程右侧的初始发射器功率水平TxPower减小减量DownStep以产生在方程左侧的减小后的发射器功率水平。
相应的发射器功率水平增量UpStep或者减量DownStep可以从由通信系统根据以下方程配置的受影响的用户设备的块错误率(“BLER”)目标值导出：
BLER_Target＝1/(1+DownStep/UpStep)。
例如，在第一传输处的块错误率目标“BLER_Target”等于百分之(“％”)20的情况中：
如果UpStep＝1dB，则DownStep＝4dB。
以这种方式，发射器功率水平很快地收敛以减小存在对参与蜂窝通信的用户设备的很强干扰的可能性。因此，来自用户设备的蜂窝通信并不受共享蜂窝通信系统频谱的D2D通信的显著影响。因此，为对蜂窝通信的D2D干扰提供了快速响应。通过参与D2D通信的用户设备监测参与蜂窝通信的其他用户设备的PDCCH(PDCCH上承载上行链路传输授权和对应的反馈信息)的简单且有效的过程，可以很快地减小或者避免D2D通信对蜂窝通信的干扰。
在另一示例性方法中，基于平均BLER而不是基于参与蜂窝通信的受影响的用户设备的瞬时HARQ反馈来对发射器功率水平进行控制。根据在一段时间(例如，20毫秒(ms))内为蜂窝通信的第一(或者后来)上行链路传输收集的HARQ反馈消息来计算平均BLER。如果基于在时间段内第一传输的HARQ反馈而计算的平均BLER小于在第一传输处的块错误率目标“BLER_Target”(例如，BLER目标等于20％)，则如上述先前描述的方程来增加发射器功率水平：
TxPower＝TxPower+UpStep。
如果基于该时间段内的第一传输的HARQ反馈而计算的平均BLER大于在第一传输处的BLER_Target(例如，BLER目标等于20％)，则如先前描述的上述方程减小发射器功率水平：
TxPower＝TxPower-DownStep。
如果基于在时间段内的第一传输的HARQ反馈而计算的平均BLER等于在第一传输处的BLER_Target(例如，BLER目标等于20％)，则发射器功率水平不改变，即：
TxPower＝TxPower(即，发射器功率水平保持恒定)。在这种情况中，增量UpStep和减量DownStep可以设定在相同值，诸如1分贝(“dB”)。这个整体布置产生了具有发射器功率水平调节较小改变的有效通信操作，而这提供了用于减小或者避免来自D2D通信对蜂窝通信的干扰的有效方式。替代地，根据通信系统配置，以上提到的BLER目标除了可以针对第一传输调节之外，还可以针对后来传输调节。
此外，也可以设定发射器功率控制动态范围的最小值和最大值。最小发射器功率水平可以被设定为用于满足D2D服务需求。例如，最小发射器功率水平可以设定来用于支持针对D2D通信的最低调制和编码方案(“MCS”)。替代地，最小发射器功率水平可以设定为用于触发模式选择。例如，一旦发射器功率水平太低以至于不能支持D2D通信，则可以触发D2D/蜂窝操作模式选择。最大发射器功率水平可以根据蜂窝通信系统(诸如LTE通信系统)的分数功率控制方程来选择(参见例如，3GPP TS 36.213v.8.8.0(2009-09)，其通过引用并入于此)，该方程反映从参与D2D通信的用户设备到基站的路径损耗。因此，发射器功率水平可以在预定动态范围内进行调节。
现在转到图7，图示了用于操作根据本发明的原理的通信系统的方法的实施例的信令图。具体地，该方法展示了针对半自主D2D通信模式来对发射器功率水平进行控制，其中基站并不控制发射器功率水平。该方法图示了基站(指定为“eNB”)、与蜂窝通信系统通信的用户设备(称为蜂窝用户设备并且指定为“CeUE”)、发射D2D通信的用户设备(称为发射D2D用户设备并且指定为“TxDUE”)与接收D2D通信的用户设备(称为接收D2D用户设备并且指定为“RxDUE”)之间在诸如与蜂窝通信系统共享的频谱之类的通信资源上的示例性协作。
如信号710所表示的，基站在下行链路上向基站服务区域内的蜂窝用户设备发射上行链路授权。如由模块720和730所表示的，发射D2D用户设备和接收D2D用户设备分别监测对蜂窝用户设备的上行链路授权以查明通信资源分配。发射D2D用户设备和接收D2D用户设备选择如下通信资源，该通信资源将会产生来自蜂窝用户设备的最少或者可接受干扰的通信资源(例如，最小化来自蜂窝用户设备对发射D2D用户设备和接收D2D用户设备的干扰的通信资源)。
如由模块740所表示的，发射D2D用户设备和接收D2D用户设备使用请求发送/清除发送(“RTS/CTS”)消息序列来获得或者选择用来减小或者避免D2D用户设备之间的干扰的通信资源。如分别由信号750、760所表示的，发射D2D用户设备与蜂窝用户设备提供蜂窝通信同时或者大约同时地在重复利用的通信资源上提供D2D传输。
作为响应，如由信号770所表示的，基站在PDCCH上向蜂窝用户设备发送HARQ反馈消息。同时，如由模块780所表示的，发射D2D用户设备监测针对受影响的蜂窝用户设备(即，与D2D传输重复利用相同通信资源的蜂窝用户设备)的HARQ(或者其他)反馈消息。如由模块790所表示的，基于HARQ反馈消息，发射D2D用户设备相应地调节其发射器功率水平。因此，D2D用户设备基于HARQ反馈消息进行功率控制(“PC”)。因此，来自D2D用户设备对蜂窝用户设备的干扰减小或者避免了，而同时维持D2D通信性能的水平并且减小了频谱通信资源的消耗。
现在转到图8，图示了对根据本发明的原理的通信元件进行操作的方法的实施例的流程图。具体地，该方法展示了控制通信系统的D2D用户设备内的发射器功率水平。该方法在步骤或者模块810处开始。在决策步骤或者模块820处，D2D用户设备监测在从基站到另一用户设备(例如，蜂窝用户设备)的下行链路中的HARQ反馈消息。如果HARQ反馈消息提供肯定确认(“ACK”)，则发射器功率水平递增(在步骤或者模块830中)，并且此后发射器功率水平被限制到诸如最大值或者上限之类的值(在步骤或者模块840中)。最大值或者上限可以考虑从D2D用户设备到基站或者到其他设备的通信路径损耗。如果HARQ反馈消息提供否定确认(“NACK”)，则发射器功率水平递减(在步骤或者模块850中)，并且此后发射器功率水平被限制到诸如最小值或者下限之类的值(在步骤或者模块860中)。该方法在步骤或者模块870中结束。
通过由参与D2D通信的用户设备有效地重复使用通信资源而改善了通信频谱效率改善。可以将发射器功率水平调节到改善或者甚至最佳的工作点，该点可以利用发射器功率水平的适当选择而减小或者避免与参与蜂窝通信的用户设备的干扰，而同时增强D2D通信性能。该过程节省了基站将功率控制命令发送到参与D2D通信的用户设备所另外需要的PDCCH通信资源。本文以上描述的监测向与诸如基站之类的接入点通信的无线通信设备(诸如用户设备)的信号质量反馈的过程可以很容易地扩展到其他频谱重复使用情况，从而提供针对次级通信频谱资源使用的通用解决方案。
因此，本文介绍了用于对通信系统中直接的设备到设备通信的发射器功率水平进行控制的装置、方法和系统。在一个实施例中，装置(例如，体现在用户设备中)包括处理器和存储器，其中该存储器包括计算机程序代码。存储器和计算机程序代码被配置成通过处理器促使该装置监测从基站到参与采用通信资源的蜂窝通信的用户设备的下行链路上的反馈消息(例如，HARQ反馈消息)，并且根据反馈消息来对采用通信资源的D2D通信的发射器功率水平进行控制，从而减小与蜂窝通信的干扰。
附加地，存储器和计算机程序代码进一步被配置成通过处理器，促使该装置在反馈消息向蜂窝通信提供肯定确认时将发射器功率水平增加到上限，并且在反馈消息向蜂窝通信提供否定确认时将发射器功率水平减小到下限。存储器和计算机程序代码进一步被配置成通过处理器，促使该装置根据针对参与蜂窝通信的用户设备的BLER目标值来对发射器功率水平进行控制。存储器和计算机程序代码进一步被配置成通过处理器，促使该装置监测对用户设备的上行链路授权以查明通信资源并且生成请求发送/清除发送(“RTS/CTS”)消息序列以获得通信资源。虽然本文描述的方法和系统已经关于基于蜂窝的通信系统进行了描述，但是该方法和装置同样适用于其他类型的通信系统，诸如通信系统。
组成本发明各个实施例的程序或者代码段可以存储在计算机可读介质中或者可以由体现在载波中的计算机数据信号、或者由载波调制的信号在传输介质上传输。例如，包括存储在计算机可读介质中的计算机程序产品可以形成本发明的各个实施例。“计算机可读介质”可以包括可以存储或者传递信息的任何介质。计算机可读介质的示例包括电子电路、半导体存储设备、只读存储器(“ROM”)、闪存、可擦写ROM(“EROM”)、软盘、高密度盘(“CD”)-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(“RF”)链路等。计算机数据信号可以包括可以在诸如电子通信网络通信信道、光纤、空气、电磁链路、RF链路等之类的传输介质上传播的任何信号。代码段可以经由诸如因特网、内联网等之类的计算机网络下载。
如以上描述的，示例性实施例提供了方法和对应的装置两者，该装置包括提供用于执行该方法的步骤的功能的各种模块。模块可以实现为硬件(体现在包括诸如专用集成电路之类的集成电路的一个或者多个芯片中)，或者可以实现为供计算机处理器执行的软件或者固件。具体地，在固件或者软件的情况中，示例性实施例可以提供为包括计算机可读存储结构的计算机程序产品，该计算机存储结构在其上体现供计算机处理器执行的计算机程序代码(即，软件或者固件)。
虽然已经详细描述了本发明及其优点，但是应当理解的是，可以做出各种改变、替换以及修改而不脱离本发明的精神实质和范围。例如，以上描述的许多特征和功能可以实现在软件、硬件或者固件，或者它们的组合中。此外，许多特征、功能以及操作的步骤可以重新排序、省略、添加等，并且仍然落入本发明的宽广范围内。
此外，本申请的范围并不被限制到说明中所描述的过程、机器、制造、方式组合、装置、方法和步骤的特定实施例。如本领域技术人员从本发明的公开容易理解的，与本文描述的对应实施例执行基本相同的功能或者获得基本相同结果的现有的或者后来开发的过程、机器、制造、方式组合、装置、方法和步骤可以根据本发明进行利用。因此，附随的权利要求旨在将这样的过程、机器、制造、方式组合、装置、方法或者步骤包括在它们的范围内。

Claims (33)

1.一种电子装置，包括：
处理器；以及
包括计算机程序代码的存储器，
所述存储器和所述计算机程序代码被配置成，通过所述处理器，促使所述装置执行至少以下步骤：
监测从基站到参与采用通信资源的蜂窝通信的用户设备的反馈消息；以及
根据所述反馈消息对采用所述通信资源的设备到设备(D2D)通信的发射器功率水平进行控制。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述存储器和所述计算机程序代码进一步被配置成，通过所述处理器，促使所述装置在所述反馈消息向所述蜂窝通信提供肯定确认时增加所述发射器功率水平。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述存储器和所述计算机程序代码进一步配置成，通过所述处理器，促使所述装置将所述发射器功率水平增加为：
TxPower＝TxPower+UpStep
其中，当所述反馈消息向所述蜂窝通信提供肯定确认时，方程式右侧的初始发射器功率水平TxPower增加一个增量UpStep以产生方程式左侧的增加后的发射器功率水平TxPower。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的装置，其中所述存储器和所述计算机程序代码进一步被配置成，通过所述处理器，促使所述装置在所述反馈消息向所述蜂窝通信提供所述肯定确认时将所述发射器功率水平增加到上限。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述存储器和所述计算机程序代码进一步被配置成，通过所述处理器，促使所述装置在所述反馈消息向所述蜂窝通信提供否定确认时减小所述发射器功率水平。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述存储器和所述计算机程序代码进一步配置成，通过所述处理器，促使所述装置将所述发射器功率水平减小为：
TxPower＝TxPower-DownStep
其中，当所述反馈消息向所述蜂窝通信提供否定确认时，方程式右侧的初始发射器功率水平TxPower减小一个减量DownStep以产生方程式左侧的减小后的发射器功率水平TxPower。
7.根据权利要求1或5或6所述的装置，其中所述存储器和所述计算机程序代码进一步被配置成，通过所述处理器，促使所述装置在所述反馈消息向所述蜂窝通信提供所述否定确认时将所述发射器功率水平减小到下限。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述存储器和所述计算机程序代码进一步被配置成，通过所述处理器，促使所述装置对所述发射器功率水平进行控制以减小与所述蜂窝通信的干扰。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述存储器和所述计算机程序代码进一步被配置成，通过所述处理器，促使所述装置监测对所述用户设备的上行链路授权以查明所述通信资源。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述存储器和所述计算机程序代码进一步被配置成，通过所述处理器，促使所述装置生成请求发送/清除发送(RTS/CTS)消息序列以获得所述通信资源。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述存储器和所述计算机程序代码进一步被配置成，通过所述处理器，促使所述装置监测从所述基站到所述用户设备的下行链路信道上的所述反馈消息。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述下行链路信道包括物理下行链路控制信道(PDCCH)。
13.根据权利要求1-3和5-6中任意一项所述的装置，其中所述反馈消息是混合自动重传请求(HARQ)反馈消息。
14.根据权利要求1所述的装置，其中所述存储器和所述计算机程序代码进一步被配置成，通过所述处理器，促使所述装置根据针对参与所述蜂窝通信的所述用户设备的块错误率(BLER)目标值对所述发射器功率水平进行控制。
15.根据权利要求14所述的装置，其中所述存储器和所述计算机程序代码进一步被配置成，通过所述处理器，促使所述装置通过根据以下方程式而从针对参与所述蜂窝通信的所述用户设备的块错误率目标值BLER_Target中进行推导来控制发射器功率水平增量UpStep或减量DownStep：
BLER_Target＝1/(1+DownStep/UpStep)。
16.一种计算机程序产品，包括存储在计算机可读介质中的程序代码，所述程序代码被配置用于：
监测从基站到参与采用通信资源的蜂窝通信的用户设备的反馈消息；以及
根据所述反馈消息对采用所述通信资源的设备到设备(D2D)通信的发射器功率水平进行控制。
17.根据权利要求16所述的计算机程序产品，其中存储在所述计算机可读介质中的所述程序代码进一步被配置成用于：在所述反馈消息向所述蜂窝通信提供肯定确认时将所述发射器功率水平增加到上限，并且在所述反馈消息向所述蜂窝通信提供否定确认时将所述发射器功率水平减小到下限。
18.根据权利要求16所述的计算机程序产品，其中存储在所述计算机可读介质中的所述程序代码进一步被配置成用于：对所述发射器功率水平进行控制以减小与所述蜂窝通信的干扰。
19.一种用于发射器功率控制的方法，包括：
监测从基站到参与采用通信资源的蜂窝通信的用户设备的反馈消息；以及
根据所述反馈消息对采用所述通信资源的设备到设备(D2D)通信的发射器功率水平进行控制。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：在所述反馈消息向所述蜂窝通信提供肯定确认时增加所述发射器功率水平。
21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括将所述发射器功率水平增加为：
TxPower＝TxPower+UpStep
其中，当所述反馈消息向所述蜂窝通信提供肯定确认时，方程式右侧的初始发射器功率水平TxPower增加一个增量UpStep以产生方程式左侧的增加后的发射器功率水平TxPower。
22.根据权利要求19-21中任意一项所述的方法，进一步包括：在所述反馈消息向所述蜂窝通信提供肯定确认时将所述发射器功率水平增加到上限。
23.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：在所述反馈消息向所述蜂窝通信提供否定确认时，减小所述发射器功率水平。
24.根据权利要求23所述的方法，进一步包括：将所述发射器功率水平减小为：
TxPower＝TxPower-DownStep
其中，当所述反馈消息向所述蜂窝通信提供否定确认时，方程式右侧的初始发射器功率水平TxPower减小一个减量DownStep以产生方程式左侧的减小后的发射器功率水平TxPower。
25.根据权利要求19、23和24中任意一项所述的方法，进一步包括：在所述反馈消息向所述蜂窝通信提供否定确认时将所述发射器功率水平减小到下限。
26.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：对所述发射器功率水平进行控制以减小与所述蜂窝通信的干扰。
27.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：
监测对所述用户设备的上行链路授权以查明所述通信资源。
28.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：
生成请求发送/清除发送(RTS/CTS)消息序列以获得所述通信资源。
29.根据权利要求19所述的方法，进一步包括监测从所述基站到所述用户设备的下行链路信道上的所述反馈消息。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述下行链路信道包括物理下行链路控制信道(PDCCH)。
31.根据权利要求19、20、21、23和24中任意一项所述的方法，其中所述反馈消息是混合自动重传请求(HARQ)反馈消息。
32.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：根据针对参与所述蜂窝通信的所述用户设备的块错误率(BLER)目标值对所述发射器功率水平进行控制。
33.根据权利要求32所述的方法，进一步包括：通过根据以下方程式而从针对参与所述蜂窝通信的所述用户设备的块错误率目标值BLER_Target中进行推导来控制发射器功率水平增量UpStep或减量DownStep：
BLER_Target＝1/(1+DownStep/UpStep)。
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