CN104205954B - 用于直连移动通信功率控制的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种通过在蜂窝模式和DMC模式中操作的用户设备向直连移动通信(DMC)设备发送的方法包括根据已知基站发射功率水平和接收基站功率水平之差估计用户设备到基站的第一信道的第一路损，以及根据已知DMC设备发射功率水平和接收DMC设备功率水平之差估计用户设备到DMC设备的第二信道的第二路损。所述方法还包括根据所述第一路损和所述第二路损为到DMC设备的传输设置发射功率水平，以及以所述发射功率水平将信号发送到所述DMC设备。

Description

用于直连移动通信功率控制的系统和方法

本发明要求2012年3月19日递交的发明名称为“用于直连移动通信功率控制的系统和方法(System and Method for Direct Mobile Communications Power Control)”的第13/424078号美国非临时申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容以引入的方式并入本文本中。

技术领域

本发明大体涉及数字通信，尤其涉及一种用于直连移动通信(DMC)功率控制的系统和方法。

背景技术

在无线通信领域中，对如设备到设备通信(D2D)、直连移动通信(DMC)等的需求已经逐步增加。这种通信形式是指两个或多个用户设备(UE)之间的通信模式，该模式在UE之间的通信路径中不包括或不总是包括通信控制器。DMC将在本文用于表示这种通信形式。一般来说，DMC通信涉及多个DMC设备(DMC设备通常也被称为用户设备(UE)、移动站、移动手机、通信设备、订户、终端等等)之间的直接通信，其指的是点到点(PTP)直连通信，而无需通过或完全受制于一个通信控制器(比如演进型NodeB(eNB)、NodeB、基站、控制器、通信控制器等等)。

图1a示出了一种现有技术通信系统100，其中UE110和UE115等UE与eNB105进行通信。由eNB105等通信控制器控制的通信通常可称为蜂窝通信。要注意的是，虽然图1中仅示出了两个UE，但实际上可存在两个以上的UE彼此进行通信。例如，如果建立了组播组，则多个UE将彼此进行通信。

图1b示出了一种现有技术中的通信系统150，其中UE160和UE165使用DMC通信进行通信。如图1b所示，通信系统150包括eNB155，但是使用DMC通信的UE160和UE165可直接与彼此通信，而无需和eNB155交互。

发明内容

本发明的示例实施例提供一种用于DMC功率控制的系统和方法。

根据本发明的示例实施例，提供了一种通过在蜂窝模式和DMC模式中操作的用户设备向DMC设备发送的方法。所述方法包括根据已知基站发射功率水平和接收基站功率水平之差估计用户设备到基站的第一信道的第一路损，以及根据已知DMC设备发射功率水平和接收DMC设备功率水平之差估计用户设备到DMC设备的第二信道的第二路损。所述方法还包括根据所述第一路损和所述第二路损为到DMC设备的传输设置发射功率水平，以及以所述发射功率水平将信号发送到所述DMC设备。

根据本发明的另一示例实施例，提供一种用于操作直连移动通信(DMC)设备的方法。所述方法包括接收指示在指定的网络资源处将信道测量信号发送给发送DMC设备的指示，以及在指定网络资源处将所述信道测量信号发送给所述发送DMC设备。

根据本发明的另一示例实施例，提供一种用户设备。所述用户设备包括处理器以及可操作性地耦合到所述处理器的发射器。所述处理器包括根据已知基站发射功率水平和接收基站功率水平之差估计所述用户设备到基站的第一信道的第一路损，根据已知DMC设备发射功率水平和接收DMC设备功率水平之差估计所述用户设备到直连移动通信(DMC)设备的第二信道的第二路损，以及根据所述第一路损和所述第二路损为到所述DMC设备的传输设置发射功率水平。所述发射器以所述发射功率水平将信号发送给所述DMC设备。

实施例的一个优点在于，在蜂窝网络中，不需要额外的路损估计和/或测量用于DMC功率控制中，从而简化示例实施例的实施方式。

实施例的另一优点在于，eNB设置了DMC链路(或DMC信道)对eNB的干扰。

实施例的又一优点在于，尽管利用了开环功率控制，eNB通过干扰水平参数的设置来完全控制DMC UE的发射功率水平。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考以下结合附图进行的描述，其中：

图1a示出了一种现有技术通信系统，其中UE与eNB进行通信；

图1b示出了一种现有技术通信系统，其中UE使用DMC通信进行通信；

图2示出了根据本文所述的示例实施例的示例通信系统，其中该通信系统为支持DMC模式的蜂窝网络；

图3示出了根据本文所述的示例实施例的通信系统中DMC操作的示例图；

图4示出了根据本文所述的示例实施例的示例通信系统，突出了利用蜂窝网络的上行链路资源用于DMC传输的干扰场景；

图5示出了根据本文所述的示例实施例的当UE设置了其用于传输的发射功率水平时发生在UE中的操作的示例流程图；

图6示出了根据本文所述的示例实施例的当UE设置了其用于传输的发射功率水平时发生在UE中的操作的示例流程图；

图7示出了根据本文所述的示例实施例的发生UE中的操作的示例流程图，UE在DMC操作模式中操作；

图8示出了根据本文所述的示例实施例的示例通信设备。

具体实施方式

下文将详细讨论当前示例实施例的操作及其结构。然而，应了解，本发明提供可在各种具体上下文中体现的许多适用的发明性概念。所论述的具体实施例仅仅说明本发明的具体结构和操作本发明的方法，并不限制本发明的范围。

本发明的一项实施例涉及DMC功率控制。例如，UE根据其在蜂窝模式下操作时到达服务于该UE的eNB的路损和到达该UE发往的DMC设备的路损来设置用于DMC传输的发射功率水平。

将结合具体上下文中的示例实施例来描述本发明，所述示例实施例为符合第三代合作伙伴项目(3GPP)长期演进(LTE)技术标准且支持蜂窝通信和DMC通信的通信系统。然而，本发明还可应用于其他符合技术标准的通信系统，例如，IEEE802.16m、WiMAX等支持蜂窝通信和DMC通信的技术标准，以及不符合技术标准的通信系统。

图2示出了一种通信系统200，该通信系统200为支持DMC模式的蜂窝网络。通信系统200包括支持蜂窝通信以及DMC通信的eNB205。通信系统200还包括多个UE，例如，UE210、UE215和UE220。如图2所示，UE210由eNB205服务。因此，UE210在蜂窝模式中操作。同时，UE215无需与eNB205交互，而直接在DMC链路(或类似地，DMC信道)上发送到UE220。因此，UE215和UE220在DMC模式中操作。

尽管UE210以及UE215和220在不同的模式中操作，它们可利用由eNB205控制的上行链路蜂窝资源。因此，DMC链路上UE215到UE220的传输可能至少部分与UE210到eNB205的传输重叠，导致对传输的干扰。

要注意的是，本文中所述的论述着重于发生在上行链路网络资源中的DMC传输。然而，DMC传输还可发生在下行链路网络资源中。因此，论述术语“上行链路网络资源”的使用不应被解释成限制了这些示例实施例的范围或精神。

尽管通信系统可采用能与许多UE通信的多个eNB，但是为了简洁，本文只示出一个eNB和三个UE。

图3示出了通信系统中DMC操作的图解300。在采用支持DMC操作模式的蜂窝网络的通信系统中，DMC UE可以以时分双工方式在蜂窝操作模式和DMC操作模式之间切换。单独在蜂窝操作模式中操作的UE可一直在蜂窝操作模式中进行通信。

时间轴305示出了DMC UE在蜂窝操作模式(例如，间隔307、间隔309和间隔311)和DMC操作模式(例如，间隔313和间隔315)中操作时的时间间隔。一般来说，当在特定操作模式中操作时，DMC UE可利用频分双工(FDD)或时分双工(TDD)来访问可用的网络资源。

例如，突出显示部分320示出了一种场景，其中DMC UE在蜂窝操作模式和DMC操作模式中都使用FDD。通过FDD，不同方向的传输发生在不同的频带中。如突出显示部分320所示，在蜂窝操作模式中，下行链路(从eNB到UE)传输322发生在频带F1中，而上行链路(从UE到eNB)传输324发生在频带F2中。类似地，在DMC操作模式中，从第一UE到第二UE的传输326发生在频带F1中，而从第二UE到第一UE的传输328发生在频带F2中。

例如，突出显示部分340示出了一种场景，其中DMC UE在蜂窝操作模式和DMC操作模式中均使用TDD。通过TDD，不同方向中的传输发生在不同的时间间隔中。如突出显示部分340所示，在蜂窝操作模式中，下行链路传输发生在第一时间间隔342中，而上行传输发生在第二时间间隔344中。类似地，在DMC操作模式中，从第一UE到第二UE的传输发生在第三时间间隔346中，而从第二UE到第一UE的传输发生在第四时间间隔348中。

例如，突出显示部分360示出了一种场景，其中DMC UE在蜂窝操作模式使用FDD而在DMC操作模式中使用TDD。如突出显示部分360所示，在蜂窝操作模式中，下行链路传输362发生在第一频带F4中，而上行链路传输364发生在第二频带F5中。同时，在DMC操作模式中，从第一UE到第二UE的传输发生在用于上行链路传输的频带的第一时间间隔366中，而第二UE到第一UE的传输发生在用于上行链路传输的频带的第二时间间隔368中。

图4示出了一种通信系统400，突出了利用蜂窝网络的上行链路资源用于DMC传输的干扰场景。通信系统400包括在DMC信道415上直接与UE410进行通信的UE405，DMC信道由eNB420从其上行链路资源中分配。由于DMC信道415是从eNB420的上行链路资源中分配的，如果eNB420也接收来自eNB服务的其他UE的上行链路传输，则DMC信道415上的传输也有可能由eNB420接收而形成干扰(DMC信道415上的传输导致的干扰如图4所示为干扰信道425)。

路损可定义为当信号通过空间传播时信号的减少和衰减。一般来说，传输的接收方可要求传输以最小功率水平(P_DMIN)达到接收方，以确保接收方能够正确地检测和解码该传输。与确保能在UE410处正确检测和解码的最小功率水平对应的发射功率水平表示为P_D，且DMC信道415的路损表示为PL_D。因此，该传输可能需要由UE405以大于或等于P_DMIN+PL_D的发射功率水平(P_D)来传输，这样可确保由UE410接收的传输的功率水平等于或大于P_DMIN。

由于DMC信道415上的传输可导致对eNB420的干扰，eNB420可在合适位置进行限制以确保其不以大于最大可允许干扰水平的功率水平(表示为P_i)接收UE405的传输。如果干扰信道425的路径损失表示为PL_BS，则UE405可以通过以小于或等于P_i+PL_BS的发射功率水平(记为P_iBS)发送来满足eNB420的限制。

在为使用DMC信道415的传输设置发射功率水平时，UE405可能需要考虑的另一限制是其自身的最大发射功率水平P_MAX。一般来说，例如，即使其他限制允许更大的发射功率水平，但由于其发射器硬件的物理限制，UE405可能具有自己不能超过的最大发射功率水平。

根据示例实施例，UE405等在DMC操作模式中操作的UE以及在DMC信道415等DMC信道上直接发送到另一UE(如UE410)可在设置其发射功率水平时考虑DMC信道的路损(PL_D)和干扰信道的路损(PL_BS)。要注意的是，尽管这些限制，例如最小功率水平用于确保正确检测和解码以及最大可允许干扰水平，也在UE设置其发射功率水平中起了作用，这些限制通常是固定的或极缓慢变化且通常不需要UE来测量或估计。相反，这些限制通常会在UE加入通信系统或开机等时，通过配置消息提供给UE。

图5示出了当UE为传输设置其发射功率水平时发生在UE中的操作500的流程图。操作500可表示为当UE进行功率控制时发生在UE(例如，UE215和UE405)中的操作。

当UE在蜂窝模式中操作时，操作500可开始于UE测量或估计自身与服务于UE的eNB之间信道的路损(方框505)。UE和eNB之间信道的路损可表示为PL_BS。根据示例实施例，UE可根据如eNB进行的传输的参考信号或导频，通过测量下行链路接收的信号强度测量或估计PL_BS。UE可利用eNB提供的发射功率信息来测量或估计PL_BS。例如，UE可根据如下公式确定PL_BS：

PL_BS＝P_TRANSMIT-P_RECEIVE，

其中，P_TRANSMIT为UE测量的下行链路传输的发射功率水平，P_RECEIVE为测量的接收的信号强度。eNB可能已经通过使用无线资源控制信令等在高层消息中向UE提供了P_TRANSMIT。

根据示例实施例，UE可在其运行时随时测量PL_BS。根据另一示例实施例，UE可在其以蜂窝模式运行时测量PL_BS。通过限制UE仅在其以蜂窝模式运行时测量PL_BS，UE测量PL_BS时对应的DMC UE没有发送其参考信号等，这可能对UE测量的PL_BS的精确度带来不利影响。

UE可测量或估计自身和UE将要发送到的DMC UE之间DMC信道的路损(方框510)。在点对多点配置中，UE可测量自身和UE发往的多个DMC UE之间多个信道的路损并选择最大路损、平均路损、加权平均路损等作为信道的路损。UE和DMC UE之间信道的路损可表示为PL_D。根据示例实施例，UE可根据如DMC UE进行的传输的参考信号或导频，通过测量下行链路接收的信号强度测量或估计PL_D。UE可利用DMC UE提供的发射功率信息来测量或估计PL_D。例如，UE可根据如下公式确定PL_D：

PL_D＝P_DTRANSMIT-P_DRECEIVE，

其中，P_DTRANSMIT为UE测量的下行链路传输的发射功率水平，P_DRECEIVE为测量的接收信号强度。DMC UE可能已经通过使用无线资源控制信令等在高层消息中向UE提供了P_DTRANSMIT。

UE可根据PL_BS设置在UE以蜂窝操作模式运行时产生的传输的发射功率水平(方框515)。UE可根据PL_BS和PL_D设置UE以蜂窝操作模式运行时产生的传输的发射功率水平(方框520)。然而，由UE设置的发射功率水平可能还需要满足其自身的最大发射功率水平限制(方框525)。

图6示出了当UE根据功率水平限制为传输设置发射功率水平时发生在UE中的操作600的流程图。操作600可表示当UE根据eNB和DMC UE处的功率水平限制进行功率控制时发生在UE(例如，UE215和UE405)中的操作。操作600可以是先前论述的操作500的示例实施例。

当UE以蜂窝模式运行时，操作600可开始于UE测量或估计自身与服务于UE的eNB之间信道的路损(方框605)。针对DMC传输，当UE以蜂窝操作模式运行时，除了服务于UE的eNB，UE可能需要考虑其传输对DMC UE的影响。UE可测量或估计自身和UE将要发送到的DMC UE之间DMC信道的路损(方框610)。

除了测量或估计UE和eNB之间信道的路损，UE还可接收eNB允许的最大干扰水平(表示为P_i)的指示。UE可直接从eNB或通过DMC UE接收该指示。通过该指示，UE可确定最大发射功率水平，表示为P_iBS，以使得干扰水平等于或大约等于P_i(方框615)。根据示例实施例，UE可根据如下公式确定P_iBS：

P_iBS＝P_i+PL_BS+M+Δ，

其中，PL_BS为UE和eNB之间信道的路损，M为该信道的带宽，Δ为调制编码方案(MCS)水平、干扰余量等的调整因子，其中值的单位为dB。要注意的是，根据定义，P_iBS为UE的最高发射功率水平，因为如果UE以更高的功率水平进行传输，则其在eNB处造成的干扰就会超出eNB允许的最大干扰水平P_i。

除了测量或估计路损，UE还可以接收最小功率水平(表示为P_DMIN)的指示，这将导致成功检测和解码UE的传输。根据示例实施例，UE可利用测量的或经估计的路损和P_DMIN来确定到DMC UE的DMC传输的最小发射功率水平(表示为P_D)，其可表示为如下公式：

P_D＝P_DMIN+αPLD,+M+ΔTF，

其中，α为路损的补偿因子，PL_D为DMC信道的路损，M为DMC信道的带宽，ΔTF为调制编码方案水平考量因子，其中值的单位为dB。

UE可根据PL_BS和PL_D设置其以蜂窝操作模式运行时产生的传输的发射功率水平，同时确保满足要求P_i和P_DMIN(方框620)。根据示例实施例，UE可通过选择P_iBS和P_D中较小的一个来设置其发射功率水平，表示为如下公式：

P_DTX＝min{P_iBS，P_D}，

其中，P_DTX为以DMC操作模式运行的UE的发射功率水平，min{a，b}为返回自变量a和b中较小的一个自变量的函数。

然而，UE可能还需要考虑其自身的发射功率水平限制，即其无法超过的最大发射功率水平(方框625)。因此，当UE以蜂窝操作模式运行时，UE可根据如下公式来设置产生的传输的发射功率水平：

P_BSTX＝min{P_iBS，P_MAX}，

其中，PBSTX为以蜂窝操作模式运行的UE的发射功率水平，P_MAX为UE的最大发射功率水平。此外，当UE以蜂窝操作模式运行时，UE可根据下式设置发生的传输的发射功率水平：

P’_DTX＝min{P_DTX，P_MAX}。

尽管上述论述提出了当UE在蜂窝操作模式和DMC操作模式中传输时，用于为UE进行的传输设置发射功率水平的功率控制公式的示例实施例，但是，应注意的是，功率控制公式为说明性示例。在不改变本示例实施例的精神和范围的情况小，可通过将权重应用于一个或多个算式项(例如，P_DTX、P_MAX、P_iBS、P_D、PL_BS、PL_D、P_DMIN、M、Δ、ΔTF、α等)，将数学函数应用于一个或多个运算(例如，加法运算、加法运算、乘法运算、除法运算、对数运算、求平均数等)等来修改这些公式。

图7示出了发生在UE中的操作700的流程图，UE在DMC操作模式中操作。操作700可表示为当UE(例如，UE220和UE410)协助发送UE进行功率控制时发生在该UE中的操作。

操作700可开始于当UE以蜂窝操作模式运行时UE从服务于UE的eNB接收资源分配(方框705)。根据示例实施例，资源分配是分配UE使用的网络资源以向发送UE进行传输使得传输UE能够测量或估计UE和传输UE之间信道的路损。资源分配可以规定UE何时、何地和/或如何向发送UE进行传输。此外，资源分配可以规定UE将使用的发射功率水平。根据替代性示例实施例，UE被预配置为无论何时进行这些类型的传输时均使用一个特定的发射功率水平。根据替代性示例实施例，UE被预配置为使用其最大发射功率水平。

UE可根据资源分配进行传输(方框710)。UE可发送参考信号、导频信号、正常传输等。UE还可以发送传输所使用的发射功率水平的指示(方框715)。根据示例实施例，发射功率水平的指示包含在方框710中由UE进行的传输中。根据另一示例实施例，发射功率水平的指示使用高层消息进行传输。根据另一示例实施例，UE的发射功率水平在方框705中由UE接收的资源分配中规定，还可以由发送UE来接收，这样UE可能不需要传输该指示。因此，方框715为可选操作。

图8示出了通信设备800的图解。通信设备800可为通信系统的UE的一项实施方式。通信设备800可用于实施本文所论述的各种实施例。如图8所示，发射器805用于发送消息等，接收器810用于接收消息、信号和传输请求等。发射器805和接收器810可具有无线接口、有线接口或其组合。

信号测量单元820用于测量由接收器810接收的传输的信号强度。路损估计单元822用于估计通信设备800和另一通信设备(例如，eNB或另一UE)的信道的路损。路损估计单元822可根据由信号测量单元820提供的信号强度和上报的发射功率水平估计路损。发射功率水平设置单元824用于设置通信设备800的发射功率水平。例如，当通信设备800以蜂窝操作模式运行时，发射功率水平设置单元824可根据通信设备800和eNB之间信道的路损设置发射功率水平，当通信设备800以DMC操作模式运行时，发射功率电路设置单元824可根据通信设备800和另一UE之间信道的路损以及通信设备800和eNB之间信道的路损来设置发射功率水平。存储器840用于存储路损、发射功率水平设置、发射功率水平、信号强度测量等。

通信设备800的元件可实施成特定的硬件逻辑块。在替代性实施例中，通信设备800的元件可实施成在处理器、控制器、专用集成电路等中执行的软件。在又一替代性实施例中，通信设备800的元件可实施成软件和/或硬件的组合。

此外，在通信设备800为DMC传输中的接收方的情况下，接收器810用于接收资源分配，发射器805用于在资源分配中规定的网络资源中进行传输，发射功率水平设置单元824用于根据规定的(或预定的)发射功率水平设置发射功率水平。

例如，发射器805和接收器810可实施成特定的硬件块，而信号测量单元820、路损估计单元822、以及发射功率水平设置单元824则可为在处理器815(例如微处理器、数字信号处理器、定制电路或现场可编程逻辑阵列的自定义编译逻辑阵列)中执行的软件模块。

尽管已详细描述本发明及其优点，但应理解，在不脱离所附权利要求书界定的本发明的精神和范围的情况下，可在本文中进行各种变更、替代和更改。

Claims (12)

1.一种通过在蜂窝模式和直连移动通信DMC模式中操作的用户设备向DMC设备发送的方法，其中所述DMC模式是所述用户设备与所述DMC设备之间点到点直连通讯的模式，其特征在于，所述方法包括：

根据已知基站发射功率水平和接收基站功率水平之差估计用户设备到基站的第一信道的第一路损；

根据已知DMC设备发射功率水平和接收DMC设备功率水平之差估计用户设备到DMC设备的第二信道的第二路损；

根据所述第一路损和所述第二路损为到DMC设备的传输设置发射功率水平；以及

以所述发射功率水平将信号发送到所述DMC设备，其中根据所述第一路损和所述第二路损为到DMC设备的传输设置发射功率水平包括：从到所述DMC设备的最小发射功率，所述用户设备的最大发射功率，和所述基站允许的最大发射功率中选择最小值，所述到DMC设备的最小发射功率用于保证在所述DMC设备能成功检测和解码，并考虑所述第二路损，所述基站允许的最大发射功率考虑所述基站允许的最大干扰水平以及所述第一路损。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述用户设备在蜂窝模式下操作时估计所述第一路损。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述DMC设备不在进行传输时，估计所述第一路径。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述用户设备在所述DMA模式下操作时估计所述第二路损。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，估计所述第一路损包括：

测量从所述基站到所述用户设备的第一传输的第一接收功率；以及

从所述已知基站发射功率水平减去所述第一接收功率以估计所述第一路损。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，估计所述第二路损包括：

测量从所述DMC设备到所述用户设备的第二传输的第二接收功率；以及

从所述已知DMC设备发射功率水平减去所述第二接收功率以估计所述第二路损。

7.一种用户设备，其特征在于，包括：

处理器，根据已知基站发射功率水平和接收基站功率水平之差估计所述用户设备到基站的第一信道的第一路损，根据已知直连移动通信DMC设备发射功率水平和接收DMC设备功率水平之差估计所述用户设备到直连移动通信DMC设备的第二信道的第二路损，以及根据所述第一路损和所述第二路损为到所述DMC设备的传输设置发射功率水平，其中根据所述第一路损和所述第二路损为到DMC设备的传输设置发射功率水平包括：从到所述DMC设备的最小发射功率，所述用户设备的最大发射功率，和所述基站允许的最大发射功率中选择最小值，所述到DMC设备的最小发射功率保证在所述DMC设备能成功检测和解码，并考虑所述第二路损，所述基站允许的最大发射功率考虑所述基站允许的最大干扰水平以及所述第一路损；以及

可操作地耦合到所述处理器的发射器，所述发射器用于以所述发射功率水平发送信号到所述DMC设备。

8.根据权利要求7所述的用户设备，其特征在于，当所述处理器在蜂窝模式下操作时估计所述第一路损。

9.根据权利要求7所述的用户设备，其特征在于，当所述DMC设备不在进行传输时，估计所述第一路径。

10.根据权利要求7所述的用户设备，其特征在于，当所述用户设备在所述DMA模式下操作时估计所述第二路损。

11.根据权利要求7所述的用户设备，其特征在于，估计所述第一路损包括：

测量从所述基站到所述用户设备的第一传输的第一接收功率；以及

从所述已知基站发射功率水平减去所述第一接收功率以估计所述第一路损。

12.根据权利要求7所述的用户设备，其特征在于，估计所述第二路损包括：

测量从所述DMC设备到所述用户设备的第二传输的第二接收功率；以及

从所述已知DMC设备发射功率水平减去所述第二接收功率以估计所述第二路损。