CN103684715A - 一种基于中继的d2d簇合作重传方法及其实现装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于中继的D2D簇合作重传方法及其实现装置，针对多用户需要从基站共享相同数据，但用户与基站的信道状况较差的场景下，通过信道状况较好的中继节点作为辅助，将基站数据传输给D2D簇头，簇内成员协助簇头进行合作重传，在增强和补充网络业务提供能力的同时，可以缓解带宽压力、减轻基站负载。

Description

一种基于中继的D2D簇合作重传方法及其实现装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种多用户需要从基站中获取相同数据，但用户与基站的信道状况较差的场景下，基于中继节点辅助获取基站数据，通过D2D簇内合作重传进行数据共享的方法。 

背景资料： 

作为IMT-Advanced系统的技术标准之一，LTE-Advanced技术支持的最大带宽能够达到100MHz，并且其下行最高的频谱效率能够达到30bps/Hz，上行最高频谱效率能够达到15bps/Hz，能够为用户提供高质量的传输服务。此外，LTE-Advanced系统也广泛的应用了多种先进技术——多天线技术（MIMO）、载波聚合技术（CA）、协作多点传输技术（CoMP）、异构网络技术（HetNet）、中继技术（Relay），从而能够更好地提高系统容量，改善系统性能，增强用户体验。 

然而，由于LTE-Advanced系统仍采用以基站为中心的覆盖方式，所以其也存在一定的覆盖和容量方面的问题。尽管中继等技术能够提高小区覆盖性能，并在一定程度上能够优化边缘用户体验，但是网络结构仍然相对固定，不够灵活。因此，在LTE-Advanced系统中，系统覆盖和小区边缘用户体验等性能指标仍有较大的提升空间。此 外，基于本地共享的数据业务需求也会随着无线多媒体业务的发展而不断增加，传统的以基站为中心的服务提供模式并不能很好的适应这类需求。 

D2D（Device-to-Device），即终端直通技术，是指邻近的终端可以在近距离范围内通过直连链路进行数据传输的方式，而不需要通过中心节点（即基站）进行转发。D2D技术本身的短距离通信特点和直接通信方式使其具有如下优势：终端近距离直接通信方式可实现较高的数据速率、较低的延迟和较低的功耗；利用网络中广泛分布的用户终端以及D2D通信链路的短距离特点，可以实现频谱资源的有效利用，获得资源空分复用增益；D2D的直接通信方式能够适应如无线P2P等业务的本地数据共享需求，提供具有灵活适应能力的数据服务；D2D直接通信能够利用网络中数量庞大且分布广泛的通信终端以拓展网络的覆盖范围。 

目前，已有大量研究表明，由于本身具有短距离通信特点和直接通信方式，D2D（Device-to-Device）通信技术可以有效的节省系统资源，提升系统频谱效率，并且在本地共享业务上有着传统移动通信技术无法比拟的优势。因此，将D2D技术引入LTE-Advanced系统中，能够有效的解决目前网络结构不够灵活的问题，提升系统资源利用率，从而进一步提升无线蜂窝系统容量，改善用户体验。 

将D2D通信引入LTE-Advanced系统中，其重要目的就是为了提高系统的频谱效率，以全面提升系统的整体性能。为了更进一步体现D2D链路短距离、高质量、高速率的传输特点，研究考虑将D2D通 信技术与多播组播技术结合，在网络覆盖较弱的场景下，实现大数据共享，并有效降低网络负载，提升资源利用率。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于中继的D2D簇合作重传方法，针对D2D簇内成员相互间链路状况较好的特点，在网络覆盖较弱或者蜂窝链路质量较差的场景下，通过辅助的中继节点与基站进行通信，并在D2D簇内结合多播组播技术实现合作重传，有效地提高了数据共享的效率，降低了网络负载，极大地提升了频谱效率。 

在没有引入D2D簇技术的条件下，若多个用户需要从基站获取相同数据，会导致重复占用基站资源，增加了基站负荷，降低了网络频谱利用率。特别是在小区边缘或者室内等信道状况较差的条件下，会导致数据错传、重传的次数较多。本发明针对以上场景，提出了一种基于中继的D2D簇合作重传方法，其描述如下： 

1.一组D2D簇处于小区边缘或者室内等蜂窝链路质量较差的地方，并且需要从基站中获取相同的数据。 

2.D2D簇头GO（Group Owner）发出请求中继的信号，处于空闲状态且信道质量好的用户RUE作为中继节点参与到D2D簇的数据共享过程中。 

3.中继节点RUE从基站中获取数据。若出现错传则回到第2步；若成功接收则进行下一步。 

4.RUE通过D2D链路将数据传给D2D簇头GO。 

5.GO通过广播信道将数据传给簇内成员，簇内成员接收到数据之后有两种状态：若成功接收，则置为ACK状态并开始监听是否需要辅助重传；若数据错传，则置为NACK状态。 

6.置为NACK状态的成员广播需要重传的请求，附近的ACK成员监听到重传信息后将数据通过D2D链路重传给NACK用户。 

7.当所有簇内成员都为ACK状态后，继续传下一个数据包。 

基于上述实现方法，提出了一种基于中继的D2D簇合作重传的装置，包括如下模块： 

中继节点选择模块：根据D2D簇头的请求，选择处于空闲状态且信道条件好的节点为中继节点； 

重传信息反馈模块：数据成功接收，置为ACK状态；若数据错传，置为NACK状态，并广播需要重传的请求信息； 

辅助重传模块：附近的ACK成员监听到重传信息后，将数据通过D2D链路重传给NACK用户。 

附图说明

图1为多用户重复使用蜂窝网络获取数据示意图 

图2为具体实施方法流程示意图 

图3为簇头向簇内成员广播数据示意图 

图4为簇内成员合作重传示意图 

图5为具体实现装置的结构示意图 

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种基于中继的D2D簇合作重传方法，针对D2D簇内成员相互间链路状况较好的特点，在网络覆盖较弱或者蜂窝链路质量较差的场景下，通过辅助的中继节点与基站进行通信，并在D2D簇内结合多播组播技术实现合作重传，有效地提高了数据共享的效率，降低了网络负载，极大地提升了频谱效率。 

如图1所示，在没有引入D2D簇技术的条件下，若多个用户需要从基站获取相同数据，会导致重复占用基站资源，增加了基站负荷，降低了网络频谱利用率。特别是在小区边缘或者室内等信道状况较差的条件下，会导致数据错传、重传的次数较多。 

本发明针对以上场景，提出了一种基于中继的D2D簇合作重传方法，如图2所示，其步骤描述如下： 

1.一组D2D簇处于小区边缘或者室内等蜂窝链路质量较差的地方，并且需要从基站中获取相同的数据。 

2.D2D簇头GO（Group Owner）发出请求中继的信号，处于空闲状态且信道质量好的用户RUE作为中继节点参与到D2D簇的数据共享过程中。 

3.中继节点RUE从基站中获取数据。若出现错传则回到第2步；若成功接收则进行下一步。 

4.RUE通过D2D链路将数据传给D2D簇头GO。 

5.如图3所示，GO通过广播信道将数据传给簇内成员，簇内成员接收到数据之后有两种状态：若成功接收，则置为ACK状 态并开始监听是否需要辅助重传；若数据错传，则置为NACK状态，如图4所示。 

6.置为NACK状态的成员广播需要重传的请求，附近的ACK成员监听到重传信息后将数据通过D2D链路重传给NACK用户。 

7.当所有簇内成员都为ACK状态后，基站继续传新的数据。 

采用本发明所提供的D2D簇合作重传方法，可以有效降低蜂窝网络的负载，提高网络吞吐量和频谱效率。 

如图5所示为一种基于中继的D2D簇合作重传的装置，包括如下模块： 

中继节点选择模块：根据D2D簇头的请求，选择选择处于空闲状态且信道条件好的节点为中继节点； 

重传信息反馈模块：数据成功接收，置为ACK状态；若数据错传，置为NACK状态，并广播需要重传的请求信息； 

辅助重传模块：附近的ACK成员监听到重传信息后，将数据通过D2D链路重传给NACK用户。 

Claims (7)

1.一种基于中继的D2D簇合作重传方法，其特征在于，一组D2D簇处于小区边缘或者室内等蜂窝链路质量较差的地方，并且需要从基站中获取相同的数据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，D2D簇头发出请求中继的信号，空闲状态且信道状况较好的蜂窝用户RUE作为中继节点参与到所述D2D簇的数据共享过程中。

3.如权利要求2所述的方法，中继节点RUE从基站中获取数据后，通过D2D链路将数据传给D2D簇头GO。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述簇头GO通过广播信道将数据传给簇内成员，簇内成员接收到数据之后有两种状态：若成功接收，则置为ACK状态并开始监听是否需要辅助重传；若数据错传，则置为NACK状态。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，置为NACK状态的用户广播需要重传的请求，附近的ACK成员监听到重传信息后将数据通过D2D链路重传给NACK用户。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当所有簇内成员都为ACK状态后，开始传输新的数据。

7.一种基于中继的D2D簇合作重传的装置，包括如下模块：

中继节点选择模块：根据D2D簇头的请求，选择处于空闲状态且信道状况较好的蜂窝用户为中继节点；

重传信息反馈模块：数据成功接收，置为ACK状态；若数据错传，置为NACK状态，并广播需要重传的请求信息；

辅助重传模块：附近的ACK成员监听到重传信息后，将数据通过D2D链路重传给NACK用户。

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