CN103957518A - 一种蜂窝网络中的d2d通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蜂窝网络中的D2D通信方法，包括将小区划分为专用资源区和共享资源区；根据小区内D2D终端上报的干扰状态信息及干扰D2D终端信息，将小区内的D2D通信对进行分簇；D2D通信的两终端共享基站下发的D2D资源分配控制信息，能够同时解码控制信息，D2D接收端直接向基站上报ACK/NACK及干扰状态指示。本发明的蜂窝网络中的D2D通信方法能够在兼顾蜂窝用户和D2D用户服务质量的同时，协调蜂窝通信链路和D2D通信链路间的干扰，提升网络性能。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别地，涉及一种蜂窝网络中的设备到设备(Device-to-Device，D2D)通信方法。
背景技术
蜂窝网络(Cellular network)，也称为移动网络，是一种移动通信硬件架构，其将移动电话的服务区分为一个个正六边形的子区，每个小区设一个基站(Base Station，BS)，形成了形状酷似“蜂窝”的结构，因而把这种移动通信方式称为蜂窝移动通信方式。蜂窝网络又可分为模拟蜂窝网络和数字蜂窝网络，主要区别于传输信息的方式。常见的蜂窝网络类型有：GSM网络(有些国家叫pcs-1900)、CDMA网络、3G网络、4G网络等。
未来蜂窝网络中，多样化以及新兴的数据业务，如视频共享、在线游戏、邻近感知社交网络等导致移动用户的数据速率要求越来越高。D2D通信被认为是下一代蜂窝系统中提升网络性能的一种有效的通信技术。蜂窝系统中的D2D通信是指两个终端直接进行数据通信，无需经过基站(Base Station，BS)或者核心网。因此，在特定的合适场景下，D2D通信能够极大地提高网络频谱效率，并且在网络负载均衡、吞吐量、时延、能量效率等多方面获得性能提升。
图1所示为蜂窝网络中D2D通信的一种应用场景。如图所示，在单小区场景中，蜂窝用户UEC采用传统的蜂窝通信方式，通过基站或者核心网进行通信。D2D用户UED与基站间建立通信链路，即D2D蜂窝控制链路。基站仅通过此链路对D2D通信进行控制，D2D用户间直接建立D2D通信链路进行数据通信。当蜂窝用户UEC与D2D用户UED共享蜂窝频谱资源时，可以考虑D2D用户UED单独使用可用蜂窝频谱中的一部分，这样，蜂窝通信链路和D2D通信链路间不会存在干扰。在实际网络中，不同空间位置的D2D用户和蜂窝用户在满足各自信噪比的要求下，也可以占有同样的频谱资源同时进行通信。这样一来，D2D通信链路和蜂窝通信链路间会存在干扰。因此需要一种合理的资源分配与干扰管理方法，在干扰受控的条件下能够进一步提升网络性能。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种蜂窝网络中的D2D通信方法，能够在干扰受控的条件下进一步提升网络性能。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种蜂窝网络中的D2D通信方法，D2D终端能够测量上报的干扰状态信息，并且能够接收周围D2D终端的测量信号，解码干扰D2D终端的信息并上报至基站；所述D2D通信方法包括：基站将小区划分为专用资源区和共享资源区，其中，专用资源区的D2D用户占用不同于蜂窝用户的专用的资源块，多个互不干扰的D2D链路能够占用同样的资源块；共享资源区的D2D用户能够与蜂窝用户占用相同的资源块；基站将小区内的D2D通信对进行分簇；一个簇内同时通信的D2D链路在频域上占用不同的资源块，不同簇内同时通信的D2D链路可以占用同样的资源块；基站为建立D2D连接的发送端D2D-T和接收端D2D-R分配一个相同的专用控制RNTI，由D2D-RNTI表示；发送端D2D-T向基站发送调度请求，在收到基站的调度授权后，发送端D2D-T向基站发送缓存数据量；基站为D2D链路分配物理资源块，设置发送端D2D-T的发送功率上限，指定接收端D2D-R反馈ACK/NACK所占用的物理资源块位置，并将D2D链路物理资源块的分配信息、发送端D2D-T的发送功率上限、接收端D2D-R反馈ACK/NACK所占用的物理资源块的位置信息与发送端D2D-T的标记信息，采用D2D-RNTI通过下行控制信道发送；发送端D2D-T和接收端D2D-R在下行控制信道中，检测到与自己相同的D2D-RNTI时，对该下行控制信道进行解码；若发送端D2D-T解码后的信息中，D2D终端的标记信息与发送端D2D-T的标记信息一致，发送端D2D-T准备在所分配的资源上发送数据；接收端D2D-R解码后的信息中，D2D终端的标记信息与接收端D2D-R的标记信息不一致，接收端D2D-R准备在所分配的物理资源块上接收数据，并测量干扰情况；接收完毕后，接收端D2D-R在所分配的物理资源块上向基站反馈ACK/NACK及干扰状态指示；基站根据接收端D2D-R反馈的ACK/NACK及干扰状态指示，进行干扰协调，完成下一次调度。
根据上述的蜂窝网络中的D2D通信方法，其中：高QoS要求的D2D用户或者通过D2D通信能够缓解网络负载压力的D2D用户划分到专用资源区；普通D2D用户划分到共享资源区。
根据上述的蜂窝网络中的D2D通信方法，其中：所述基站预留一次调度的时间内的部分频带或者预留部分子帧作为专用资源区。
根据上述的蜂窝网络中的D2D通信方法，其中：划分到共享资源区的普通D2D用户的通信质量不受保障。
根据上述的蜂窝网络中的D2D通信方法，其中：所述基站根据小区内D2D终端上报的干扰状态信息及干扰D2D终端信息，将小区内的D2D通信对进行分簇。
根据上述的蜂窝网络中的D2D通信方法，其中：所述D2D-RNTI用于基站向D2D通信的两终端发送两终端共享的控制信息。
进一步地，根据上述的蜂窝网络中的D2D通信方法，其中：所述控制信息至少包括物理资源分配信息和链路自适应信息。
根据上述的蜂窝网络中的D2D通信方法，其中：所述基站根据D2D终端与基站间的信道状态和D2D终端上报的D2D链路状态信息为D2D链路分配物理资源块。
根据上述的蜂窝网络中的D2D通信方法，其中：所述接收端D2D-R在每个传输子帧接收完毕后，在指定的资源上向基站反馈ACK/NACK及干扰状态指示。
根据上述的蜂窝网络中的D2D通信方法，其中：所述下行控制信道包含的控制信息能同时被发送端D2D-T和接收端D2D-R解码。
如上所述，本发明的蜂窝网络中的D2D通信方法，具有以下有益效果：
(1)兼顾蜂窝用户和D2D用户服务质量；
(2)协调蜂窝通信链路和D2D通信链路间的干扰，从而有效提升网络性能。
附图说明
图1显示为蜂窝网络中D2D通信的一种应用场景示意图；
图2显示为本发明中蜂窝网络中D2D通信资源分区示意图；
图3显示为本发明中蜂窝网络中D2D通信链路分簇示意图；
图4显示为本发明中蜂窝网络中D2D通信的基本流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的蜂窝网络中的D2D通信方法，包括以下内容：
一、蜂窝网络中D2D通信资源的分区
为了在保障蜂窝用户通信质量的同时，兼顾D2D用户的QoS要求，以及网络负载均衡的需求，基站将小区划分为专用资源区和共享资源区。高QoS要求的D2D用户或者通过D2D通信能够缓解网络负载压力的D2D用户划分到专用资源区，普通D2D用户划分到共享资源区。
具体地，高QoS要求的D2D用户划分到专用资源区；其他能够进行D2D通信的用户，若采用D2D通信对网络造成的压力低于采用蜂窝通信对网络造成的压力，该部分用户也划分到专用资源区；普通D2D用户划分到共享资源区，其通信质量不受保障。其中，QoS要求的高低信息包含在终端所发送的业务中。比如，终端发送的是语音信息，在通信时，该信息的QoS等级是可知的。
如图2所示，专用资源区的D2D用户占用不同于蜂窝用户的专用的资源块，多个互不干扰的D2D链路可占用同样的资源块。共享资源区的D2D用户可以与蜂窝用户占用相同的资源块。
具体地，可以预留一次调度的时间内的部分频带中的专门用作高QoS要求的D2D用户的通信资源，也可以预留部分子帧，如LTE-A中的近空白子帧等，专供高QoS要求的D2D用户的通信。而共享资源区的D2D用户在保证对蜂窝通信的干扰在一定阈值下的情况下，可以与蜂窝用户占用相同的资源块。
二、蜂窝网络中D2D通信链路的分簇
D2D终端能够测量上报的干扰状态指示并且能够接收周围D2D终端的测量信号，解码干扰D2D终端的信息并上报至基站。本发明中，基站根据小区内D2D终端上报的干扰状态信息及干扰D2D终端信息，将小区内的D2D通信对进行分簇。如图3所示，将图中的D2D用户分成簇1(Cluster1)和簇2(Cluster2)。一个簇内同时通信的D2D链路在频域上占用不同的资源块，不同簇内同时通信的D2D链路可以占用同样的资源块。这样的话，将可能共享同一资源的多个D2D用户划分到不同的搜索空间内。在进行资源分配时，同一资源块仅需从不同的簇内选择用户共享，缩小了D2D用户选择空间。
三、D2D资源分配控制信息的通知
如图4所示，本发明中蜂窝网络中D2D通信的基本流程如下：
基站为建立D2D连接的两终端，即发送端D2D-T和接收端D2D-R分配一个相同的专用控制RNTI，由D2D-RNTI表示。D2D-RNTI用于基站向D2D通信的两终端发送两终端共享的控制信息，如资源分配信息和链路自适应信息。
发送端D2D-T向基站发送调度请求，在收到基站的调度授权后，发送端D2D-T向基站发送缓存数据量。
基站综合考虑测量获得的D2D终端与基站间的信道状态，以及D2D终端上报的D2D链路状态信息，为D2D链路分配物理资源块(Physical Resource Block，PRB)，设置发送端D2D-T的发送功率上限并且指定接收端D2D-R反馈ACK/NACK所述占用的物理资源块位置，并将这些信息与发送调度请求的发送端D2D-T的标记信息(如C-RNTI)，采用D2D-RNTI通过下行控制信道发送。该下行控制信道包含的控制信息能同时被D2D链路发送端D2D-T和接收端D2D-R解码。这样，发送端D2D-T和接收端D2D-R在下行控制信道中，检测到与自己相同的D2D-RNTI时，对该下行控制信道进行解码，若发送端D2D-T解码后的信息中，D2D终端的标记信息(如C-RNTI)与发送端D2D-T的标记信息一致，发送端D2D-T准备在所分配的物理资源块上发送数据；接收端D2D-R解码后的信息中，D2D终端的标记信息(如C-RNTI)与接收端D2D-R的标记信息不一致，D2D-R准备在所分配的物理资源块上接收数据，并测量干扰情况。接收端D2D-R在每个传输子帧接收完毕后，在所分配的物理资源块上向基站反馈ACK/NACK及干扰状态指示。基站根据接收端D2D-R反馈的ACK/NACK及干扰状态指示，进行干扰协调，完成下一次调度。
具体地，发送端D2D-T根据基站调度结果，根据D2D链路状态，确定发送端D2D-T发送功率在所分配的物理资源块上发送数据。接收端D2D-R在所分配的物理资源块上接收数据，并测量干扰情况。
综上所述，本发明的蜂窝网络中的D2D通信方法，能够在兼顾蜂窝用户和D2D用户服务质量的同时，协调蜂窝通信链路和D2D通信链路间的干扰，有效提升网络性能。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种蜂窝网络中的D2D通信方法，其特征在于：D2D终端能够测量上报的干扰状态信息，并且能够接收周围D2D终端的测量信号，解码干扰D2D终端的信息并上报至基站；
所述D2D通信方法包括：
基站将小区划分为专用资源区和共享资源区，其中，专用资源区的D2D用户占用不同于蜂窝用户的专用的资源块，多个互不干扰的D2D链路能够占用同样的资源块；共享资源区的D2D用户能够与蜂窝用户占用相同的资源块；
基站将小区内的D2D通信对进行分簇；一个簇内同时通信的D2D链路在频域上占用不同的资源块，不同簇内同时通信的D2D链路可以占用同样的资源块；
基站为建立D2D连接的发送端D2D-T和接收端D2D-R分配一个相同的专用控制RNTI，由D2D-RNTI表示；发送端D2D-T向基站发送调度请求，在收到基站的调度授权后，发送端D2D-T向基站发送缓存数据量；基站为D2D链路分配物理资源块，设置发送端D2D-T的发送功率上限，指定接收端D2D-R反馈ACK/NACK所占用的物理资源块位置，并将D2D链路物理资源块的分配信息、发送端D2D-T的发送功率上限、接收端D2D-R反馈ACK/NACK所占用的物理资源块的位置信息与发送端D2D-T的标记信息，采用D2D-RNTI通过下行控制信道发送；发送端D2D-T和接收端D2D-R在下行控制信道中，检测到与自己相同的D2D-RNTI时，对该下行控制信道进行解码；若发送端D2D-T解码后的信息中，D2D终端的标记信息与发送端D2D-T的标记信息一致，发送端D2D-T准备在所分配的资源上发送数据；接收端D2D-R解码后的信息中，D2D终端的标记信息与接收端D2D-R的标记信息不一致，接收端D2D-R准备在所分配的物理资源块上接收数据，并测量干扰情况；接收完毕后，接收端D2D-R在所分配的物理资源块上向基站反馈ACK/NACK及干扰状态指示；基站根据接收端D2D-R反馈的ACK/NACK及干扰状态指示，进行干扰协调，完成下一次调度。
2.根据权利要求1所述的蜂窝网络中的D2D通信方法，其特征在于：高QoS要求的D2D用户或者通过D2D通信能够缓解网络负载压力的D2D用户划分到专用资源区；普通D2D用户划分到共享资源区。
3.根据权利要求1所述的蜂窝网络中的D2D通信方法，其特征在于：所述基站预留一次调度的时间内的部分频带或者预留部分子帧作为专用资源区。
4.根据权利要求1所述的蜂窝网络中的D2D通信方法，其特征在于：划分到共享资源区的普通D2D用户的通信质量不受保障。
5.根据权利要求1所述的蜂窝网络中的D2D通信方法，其特征在于：所述基站根据小区内D2D终端上报的干扰状态信息及干扰D2D终端信息，将小区内的D2D通信对进行分簇。
6.根据权利要求1所述的蜂窝网络中的D2D通信方法，其特征在于：所述D2D-RNTI用于基站向D2D通信的两终端发送两终端共享的控制信息。
7.根据权利要求6所述的蜂窝网络中的D2D通信方法，其特征在于：所述控制信息至少包括物理资源分配信息和链路自适应信息。
8.根据权利要求1所述的蜂窝网络中的D2D通信方法，其特征在于：所述基站根据D2D终端与基站间的信道状态和D2D终端上报的D2D链路状态信息为D2D链路分配物理资源块。
9.权利要求1所述的蜂窝网络中的D2D通信方法，其特征在于：所述接收端D2D-R在每个传输子帧接收完毕后，在指定的资源上向基站反馈ACK/NACK及干扰状态指示。
10.权利要求1所述的蜂窝网络中的D2D通信方法，其特征在于：所述下行控制信道包含的控制信息能同时被发送端D2D-T和接收端D2D-R解码。
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