CN104584666A - 在无线通信系统中使用的基于链路间干扰信息共享的链路调度方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供了基于在设备到设备(D2D)通信系统中使用的链路间干扰信息共享技术的链路调度装置和方法。在支持传送节点和接收节点之间的直接通信的无线通信系统中传送节点的链路调度方法包括：从至少一个接收节点接收至少一个接收节点的干扰信息，从至少一个传送节点到至少一个接收节点发生干扰；基于干扰信息调度链路；以及根据调度的链路传送数据。

Description

在无线通信系统中使用的基于链路间干扰信息共享的链路调度方法和装置

技术领域

本公开涉及无线通信系统。更具体地，本公开涉及设备到设备(D2D)通信系统中基于链路间干扰信息共享技术的链路调度装置和方法。

背景技术

在设备到设备(D2D)通信网络中，如果必要，则无线节点识别几何相邻的邻近节点并与所识别的临近节点之一建立无线链路，以通信数据。这样的过程以分布式方式在节点间执行而无需其它网络节点的帮助。因此，D2D通信的商业化是有优势的，因为与其它无线通信网络相比，D2D通信网络可以被实现而无需额外的基础设施。

此外，D2D通信在本地维持数据通讯(data traffic)，以避免在基站和接入点(AP)的通讯过载问题。为此，诸如第三代合作伙伴计划(3GPP)和电气与电子工程师协会(IEEE)的标准化组织正在基于高级长期演进(LTE-A)和Wi-Fi技术来标准化D2D通信。此外，许多公司正在独立地开发D2D通信技术。

在D2D通信网络中，节点自主地(autonomously)在彼此之间建立D2D链路，而无需任何基站或AP的帮助以用于数据通信。在这种情况下，用于确定关于多个D2D链路的无线资源和传输定时的分布式链路调度方法显著地影响了D2D网络的吞吐量。

最近，一些网路操作者已经建议了考虑到在同步化的无线电环境中通过基于正交频分复用(OFDM)信号结构的单音(single-tone)搜索信号交换的链路上的信噪比(SNR)而设计的分布式链路调度方法。这样的方法考虑到预测的信号干扰量而不是载波感测结果来确定每条链路上的传输。结果，支持多个D2D链路上的同时传输是可能的，由此导致D2D通信吞吐量的改善。

发明内容

技术问题

然而，根据相关技术的分布式链路调度技术具有以下缺点：每个节点仅基于那个节点自己的信道信息而没有考虑到其它节点的状况来做出调度决定，由此导致整个网络效率的降低。

以上信息作为背景信息给出，仅仅是为了帮助对本公开的理解。关于本公开，对于以上任何信息是否可以应用为现有技术，并未做出确定，也并未做出声明。

解决方案

本公开的各方面解决以上提及的问题和/或缺点，并且提供至少下述优点。因此，本公开的一个方面提供在设备到设备(D2D)无线通信系统中基于在所有传送器和接收器节点之间的所有链路之间的干扰信道信息的链路调度方法。

本公开的另一个方面提供能够以这样的方式解决连续yielding(调度)的问题的链路调度方法和装置：共享关于各条链路的本地信道信息以生成对于所有链路的全局信道知识，以及考虑到基于全局信道知识获得的其它链路的yielding情形执行链路调度。

根据本公开的一个方面，提供了在支持在传送节点和接收节点之间的直接通信的无线通信系统中的传送节点的链路调度方法。该方法包括：从至少一个接收节点接收至少一个接收节点的干扰信息，从至少一个传送节点到至少一个接收节点发生干扰；基于干扰信息调度链路；以及根据调度的链路传送数据。

根据本公开的另一个方面，提供了用于在支持在传送节点和接收节点之间的直接通信的无线通信系统中报告接收节点的干扰信息的方法。该方法包括：接收由至少一个传送节点传送的直接功率(direct power)信号，基于直接功率信号计算与至少一个传送节点相关联的信号干扰比(SIR)，基于所计算的SIR生成与至少一个传送节点中的每一个相关联的干扰信息，广播干扰信息；以及根据基于干扰信息确定的链路调度从传送节点接收数据。

根据本公开的另一个方面，提供了在支持在传送节点和接收节点之间的直接通信的无线通信系统中执行链路调度的传送节点。该传送节点包括：无线通信单元，被配置为向至少一个接收节点传送信号和从至少一个接收节点接收信号；以及控制单元，被配置为控制从至少一个接收节点接收至少一个接收节点的干扰信息，从至少一个传送节点到至少一个接收节点发生干扰，基于干扰信息调度链路，以及根据调度的链路传送数据。

根据本公开的再一个方面，提供了在支持在传送节点和接收节点之间的直接通信的无线通信系统中报告干扰信息的接收节点。该接收节点包括：无线通信单元，被配置为向至少一个传送节点传送信号和从至少一个传送节点接收信号；以及控制单元，被配置为控制接收由至少一个传送节点传送的直接功率信号，基于直接功率信号计算与至少一个传送节点相关联的信号干扰比(SIR)，基于所计算的ISR生成与至少一个传送节点中的每一个相关联的干扰信息，广播干扰信息，以及根据基于干扰信息确定的链路调度从传送节点接收数据。

从下列详细描述中，本公开的其它方面、优点和显著的特征对于本领域技术人员将变得明显，所述详细描述结合附图公开了本公开的各种实施例。

发明的有益效果

根据本公开的各种实施例的链路调度方法可以在支持设备之间的直接通信的设备到设备(D2D)无线通信系统中、允许Tx和Rx节点共享关于所有链路的干扰信道信息，由此改善D2D通信网络的无线资源重复使用率和通信吞吐量。

附图说明

从下列结合附图的描述中，本公开的某些实施例的以上以及其它方面、特征、和优点将更加明显，附图中：

图1是图示根据本公开的实施例的用于在设备到设备(D2D)通信系统中使用的循环通信定时结构的示图；

图2是图示根据本公开的实施例的诸如例如图1的通讯时隙的通讯时隙的逻辑结构的示图；

图3A是图示根据本公开的实施例的在具有多个D2D链路的情形中接收(Rx)yielding的示图；

图3B是图示根据本公开的实施例的在具有多个D2D链路的情形中传送(Tx)yielding的示图；

图4是图示根据本公开的实施例的用于解释级联yielding问题的具有三条链路的D2D环境的示图；

图5是图示根据本公开的实施例的建议在链路调度方法中使用的基本功能结构的示图；

图6是图示根据本公开的实施例的诸如例如图5的基本功能结构的通讯时隙的通讯时隙的结构的示图；

图7A和图7B图示了根据本公开的实施例的情形，其中在干扰矩阵生成持续期间，每个Tx节点在分配了连接标识符(CID)的Tx块中传送直接功率信号；

图8A和图8B图示了根据本公开的实施例的在干扰矩阵生成时段中生成和广播干扰信息的情形；

图9是图示根据本公开的实施例的用于在链路调度方法中使用的干扰矩阵的示图；

图10A和图10B图示了根据本公开的实施例的用于在链路调度方法中使用的具有5条链路的干扰信道情形及其干扰矩阵；

图11A、图11B和图11C图示了根据本公开的实施例的示范性情形，其中第二链路在第n个通讯时隙没有将要传送的数据；

图12A和图12B图示了根据本公开的实施例的示范性调度，其具有被调整以适于诸如例如图10的干扰信道情形的干扰信道情形和通讯关闭(Tx-off)情形的干扰矩阵；

图13是图示根据本公开的实施例的在应用基站协作系统的情况下通讯时隙的结构的示图；

图14是图示根据本公开的实施例的在基站协作D2D系统中逐步方式的不同时隙的操作的示图；

图15是图示根据本公开的实施例的链路调度方法的Tx节点过程的流程图；

图16是图示根据本公开的实施例的链路调度方法的Rx节点过程的流程图；

图17是根据本公开的实施例在Tx节点从Rx节点接收干扰信息以生成干扰矩阵的假设下描绘的；

图18是图示根据本发明实施例的Tx节点的配置的框图；

图19是图示根据本发明实施例的Rx节点的配置的框图；

图20A图示了示出根据本公开的实施例的与更新时段有关的调度开销的比较结果的图形；

图20B图示了示出根据本公开的实施例的与更新时段有关的通讯数据的比较结果的图形；

图21A和图21B图示了示出根据本公开的实施例的与链路的数量有关的平均总速率(每信道使用的比特(bits per channel use))的比较结果的图形；以及

图22A和图22B图示了示出根据本公开的实施例的与链路的数量有关的幸存的或调度的链路的数量的比较结果的图形。

贯穿附图，应当注意，同样的参考数字被用来描绘相同或相似的元素、特征、以及结构。

具体实施方式

下列参考附图的描述被提供来帮助对如权利要求及其等效物所定义的本公开的各种实施例的全面了解。所述描述包括各种具体细节来帮助理解，但是这些具体细节将被认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，能够对这里描述的各种实施例进行各种变化和修改，而不脱离本公开的范围和精神。此外，为了清楚和简明，可以省略对熟知功能和构造的描述。

在下列描述和权利要求中使用的术语和词语不限于文献学含义，但是仅仅被发明者用来使得对本公开的清楚和一致的理解成为可能。因此，本领域技术人员应当领会，下列对本公开的各种实施例的描述被提供仅仅用于例示目的，而不是用于限制如权利要求及其等效物所定义的本公开的目的。

将理解，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数的指代，除非上下文清楚地另指示。因此，例如，对“一组件表面”的提及包括对一个或多个这样的表面的提及。

本公开的各种实施例针对于设备到设备(D2D)通信网络，其中相邻的设备彼此直接通信而无需任何基础设施，诸如例如，基站、接入点(AP)等。

本公开的各种实施例建议了用于在D2D通信网络中使用的链路调度方法和装置。链路调度技术是基于关于每个D2D链路的当前通讯和信道状态确定用于在给定时隙进行通信的链路的过程。通过链路调度过程，D2D网络能够最小化链路之间的干扰并高效地重复使用相同的资源。

具体而言，本公开的各种实施例涉及用于提高执行分布式调度的D2D网络的通信吞吐量而无需基站的控制的技术。然而，如稍后在本公开的说明书中所描述的，没有排除基站的涉及。在根据相关技术的方法中，每个节点仅基于特定节点直接接收的信道信息来执行调度而没有考虑到其它节点的情形，结果导致整个网络效率的降低。

本公开的各种实施例的目的在于解决与分布式调度相关联的问题，并且涉及用于在随着智能电话的普及而提高数据通讯的趋势中提高网络通信吞吐量的技术。

近来，能够支持在1千米的范围内的D2D通信的无线通信技术正在标准化。D2D通信能够通过在1千米范围内生成单音正交频分多址(OFDMA)来在两个节点之间执行。

根据本公开的各种实施例，通过对等(peer)搜索、寻呼(paging)、调度、以及数据传输的过程，在设备之间直接执行D2D通信，如图1中所示。

图1是图示根据本公开的实施例的用于在D2D通信系统中使用的循环通信定时结构的示图。

参考图1，对等搜索时隙和寻呼时隙具有相对较长的时段，并且对于寻呼时隙的持续时间，用于调度和数据传输的通讯时隙出现若干次(例如，多个通讯时隙出现)。

在根据本公开的各种实施例的D2D通信系统中，D2D通信链路由基站通过对等搜索和寻呼过程来建立，并且每条链路被分配了用于调度的连接标识符(Connection Identifier，CID)。

如图1中所示，通讯时隙重复地出现。通讯时隙是对分配了CID的链路执行调度并传送数据的持续时间。在图2中描绘了通讯时隙的详细结构。

图2是图示根据本公开的实施例的诸如例如图1的通讯时隙的通讯时隙的逻辑结构的示图。

参考图2，通讯时隙的逻辑结构包括链路调度、速率调度、数据传输、确认(ACK)传输过程。在D2D通信中，设备通过这样的过程彼此直接通信而无需基站的帮助。

通讯时隙具有比对等搜索或寻呼时隙的时段更短的时段，并且在下一个寻呼时隙之前至少出现一次。根据本公开的各种实施例，通讯时隙可以在下一个寻呼时隙之前重复地出现。

下文中，对通讯时隙中的链路调度过程作出描述。

包括在通讯时隙中的链路调度过程是基于每个信道的当前通讯和信道状态确定在给定时隙用于通信的链路的过程。通过链路调度过程，D2D网络可以最小化在链路之间的干扰并可以高效地重复使用相同的资源。D2D通信技术可以在保证每条链路的质量的同时改善资源重复使用率。为了改善资源重复使用率而不损害链路质量，根据本公开的各种实施例，D2D通信技术建议了如下文中所述的基于单音OFDM信道的模拟传输请求/响应信令方法和基于信号干扰比(SIR)的分布式调度方法。

单音信号生成

在用于链路调度的信号结构中，通过寻呼过程建立的链路根据分配的CID被分配了用于链路调度的传送(Tx)块和接收(Rx)块，如图2中所示。每条链路被分配了一对Tx块和Rx块，并且Tx节点和Rx节点利用Tx和Rx块传送关于将要调度的链路的信息。

例如，如果Tx块和Rx块中的每一个包括N个OFDM符号和F个频率音调(frequency tone)，则多达N*F条链路可以被分配CID以参与调度过程。根据本公开的各种实施例，一个通讯时隙可以包括多个Tx-Rx块对，并且在一个通讯时隙中使用更多的Tx-Rx块对获得更精确的调度结果是可能的。

D2D链路的Tx节点在Tx块中广播单音模拟传输请求信号。这时，每条链路根据CID在N*F音调(tone)当中的某一位置被映射到单音。单音的位置指示在左上(右下)音调为最高(最低)的优先级。例如，当一个OFDM符号包括32个频率音调时，具有优先级1和优先级32的D2D链路分别使用Tx块中的第一OFDM符号的第一频率音调和第二OFDM符号的第四频率音调传递传输请求信号。

D2D链路的接收节点收听所有Tx块的信号，并且基于所述信号确定D2D通信的可用性以在Rx块的相同音调位置处广播传输响应信号。Tx节点还收听由Rx节点广播的Rx块的信号。使用这样的单音OFDM信号生成方法，基于由对方节点传送的信号，以最小化干扰的方式，对所有的D2D链路执行链路调度。

基于SIR的分布式操作：Rx-Tx yielding

其上已经建立了D2D通信会话的链路被分配了优先级和CID。分配了最高优先级的链路可以总是传递通讯数据，并且分配了相对较低优先级的链路可以分析与分配了较高优先级的链路的干扰关系以确定是否传送数据。例如，由分配了相对较低优先级的链路分析与分配了较高优先级的链路的干扰关系以确定是否传送数据对应于取决于与具有比低优先级链路的优先级更高的优先级的链路的干扰确定关于低优先级链路的通信的方法。

取决于与具有比低优先级链路的优先级更高的优先级的链路的干扰确定关于低优先级链路的通信的方法能够考虑到从高优先级节点到低优先级节点的干扰而被分类为Rx yielding之一，并且考虑到从低优先级节点到高优先级节点的干扰而被分类为Tx yielding之一。在每个通讯时隙优先级被随机分配以保证D2D链路之间的公平性。虽然以分布式方式在每个节点随机地生成优先级，但是优先级被根据相同规则的CID函数来分配，从而防止链路被分配相同的Tx-Rx块。

下文中，对参考图3A和图3B的Rx yielding和Tx yielding作出描述。

图3A是图示根据本公开的实施例的在具有多个D2D链路的情形中Rxyielding的示图。图3B是图示根据本公开的实施例的在具有多个D2D链路的情形中传送(Tx)yielding的示图。

[Rx yielding]Tx：传送直接功率信号-Rx：检查Rx yielding的存在

参考图3A，Rx yielding包括两个步骤：Tx节点在根据Tx节点的CID分配的Tx块中广播模拟信号，以及Rx节点基于在Tx块中接收的广播信号确定Rx yielding的存在。

在第一步骤，每个Tx节点在根据单音OFDM信号生成方案分配的Tx块中传送传输请求信号。传输请求信号是以与真实通讯数据传输相同的功率(P_i,i＝1,2,3)传送的并被称为直接功率的模拟信号。如在图3A中所图示的，假设三个D2D链路分别被分配了优先级1～3，每个Tx节点在1-3Tx块中传送其直接功率信号。

在第二步骤，D2D链路的每个Rx节点收听Tx块中的直接功率信号，基于关于其Tx链路的Tx功率和来自高优先级Tx节点的干扰功率计算SIR，并且将所计算的值与一定阈值进行比较以确定Rx yielding的存在/不存在。例如，Rx节点3测量在分配给Tx节点1和2的Tx块中接收的模拟信号的直接功率，以检查(例如，确定)来自具有比其优先级更高的优先级的链路的干扰，并使用公式(1)计算SIR：

$\frac{{\left|h_{R3,T3}\right|}^2{P}_3}{\underset{j=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{\left|h_{R3,\mathrm{Tj}}\right|}^2{P}_j}>{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{Rx}}$ ……公式(1)

在公式(1)中，h_Ri,Tj表示第j个Tx节点和第i个Rx节点之间的信道增益。

如果所计算的SIR大于阈值γ_Rx，则Rx节点3确定来自D2D节点1和2的干扰是可容忍的，从而在Rx块中传送传输响应信号。然而，SIR等于或小于阈值γ_Rx，Rx节点3不传送传输响应信号。这意味着，由于存储了来自高优先级节点的干扰，在当前通讯时隙中的高效数据传输是不可能的，从而yield对其它链路的通信权利。

在低优先级Rx节点执行SIR测量/与来自更高优先级节点的干扰的比较以及确定是否传送传输响应信号的过程被称为Rx yielding。例如，Rx yielding对应于在不管来自高优先级链路的干扰而保证最小SIR的同时，确定Rx节点是否可以接收数据的过程。

[Rx yielding]非Rx yielding Rx：传送反向功率信号(inverse power signal)-Tx：检查Tx yielding的存在/不存在

参考图3B，Tx yielding包括以下步骤：在非Rx yielding(满足不等式(1))Rx节点，在根据CID分配的Rx块中广播与来自Tx节点的干扰成反比例的模拟信号，以及在Tx节点确定Tx yielding的存在/不存在。

Tx节点以基本上类似于Rx yielding的方式在Rx块中执行Tx yielding。如果在Rx yielding中确定从高优先级节点到低优先级节点的干扰的存在，则在Tx yielding中不管由Tx节点自身造成的干扰地对于在高优先级链路上的通信稳定性是否被保证进行确定。如在图3B中所图示的，如果与Rx yielding相比，所有三条链路具有高SIR，则链路3Tx节点考虑到对高优先级Rx节点1和2的干扰来确定是否执行通信。

在Tx yielding的第一步骤，所有非yielding Rx节点以与在Tx块的对应音调接收的直接功率传输功率成反比例关系的功率传送传输响应信号。这样的模拟传输响应信号被称为反功率信号(inverse power signal)。具有优先级i的Rx节点以使用第i个音调的公式(2)的功率传送信号。

……公式(2)

在公式(2)中，A表示系统常数，正实数。

在第二步骤，D2D链路的每个Tx节点在Rx块中收听反功率，计算对于没有给Tx节点的信号的高优先级Rx节点的干扰功率的SIR值，比较所计算的SIR与阈值以确定是否执行Tx yielding。

参考图3B，如果Rx节点1和2传送传输响应信号，Tx节点3在音调1和2上接收具有功率和的信号。此后，Tx节点3估计与其造成的干扰相关联的在D2D链路1和2的Rx节点的SIR。假设h_T3,Ri和h_Ri,T3的两个信道增益彼此相等。Tx节点3比较SIR与阈值γ_Rx，并且如果所有SIR_i(i＝1,2)满足以上条件，则在通讯时隙的数据传输持续时间中传送数据。

……公式(3)

这个在Tx节点估计高优先级节点的SIR和确定是否传送数据的过程被称为Tx yielding。Tx yielding是确定在不管来自低优先级链路的干扰而保证最小SIR的同时是否接收数据的过程。

以上描述的D2D通信的链路调度技术是基于优先级的根据SIR的分布式链路调度。然而，这样的方法具有以下缺点：至少一个低优先级链路通过由于只以本地信道知识的运行而yield的高优先级链路被顺序地yield(级联yielding问题)。下文中，参考图4描述级联yielding问题。

图4是图示根据本公开的实施例的用于说明级联yielding问题的具有三条链路的D2D环境的示图。

参考图4，T_i和R_i是分别具有第i个优先级的Tx和Rx节点，虚线箭头指示大于阈值从而导致在低优先级链路上的yielding的干扰。

在下面，使用根据本公开的各种实施例的在关于建议的技术的描述中说明的“干扰信号”的定义。在D2D通信的调度中，链路2测量具有比其优先级更高的优先级的链路1的干扰水平以确定是否yield传输，并且链路3测量链路1和2的干扰水平以确定是否yield传输。

如图4中所图示的，链路2由于来自链路1的干扰而yield，而链路3由于来自链路2的干扰而yield。例如，在链路1和2上的数据传输被yield。虽然第一和第三链路没有干扰关系，但是链路3没有关于链路2的情形的信息，从而尝试yielding，并且因此只有链路1被调度(例如，对应于数据通讯传输)。

随着网络中链路的数量的增加，这样的级联yielding问题很可能频繁地发生。

虽然建议了各种方法来解决这个问题，但是由于缺乏对其它链路的状态的考虑，这些方法的效率很低。

本公开的各种实施例已经被构思以解决这个问题，并且目的在于通过共享分配到每条链路的本地信道信息、基于分布到整条链路的全局信道知识、考虑到其它链路的yielding情形的链路调度，减轻根据相关技术的技术的级联yielding问题。

规定用于实现以上目的的本公开的各种实施例可应用到能够进行D2D通信的无线通信节点。每个接收者(Rx节点)基于接收到的链路传输信号生成干扰信号，并且广播干扰信号，从而所有的传送器都知晓其它链路的干扰情形。通过共享干扰信息，最小化(例如，或者至少降低)不必要的yielding是可能的，从而改善了资源重复使用率和通信吞吐量。

根据本公开的各种实施例建议的链路调度技术能够允许分布在D2D网络上的所有Rx节点广播分别与其对应的干扰信道信息，并且每个Tx节点基于干扰信道信息执行调度，从而改善了资源重复使用率。

为了实现根据本公开的各种实施例建议的链路调度技术，在每个Rx节点添加广播持续时间以用于生成并向参考图1和图2描述的基本D2D通信功能结构广播干扰信道信息是必需的。根据本公开的各种实施例建议的基本功能结构参考图5来描述。

图5是图示根据本公开的实施例的建议在链路调度方法中使用的基本功能结构的示图。

参考图5，根据本公开的各种实施例的建议在链路调度中使用的基本功能结构在传统的寻呼时隙和通讯持续时间之间具有干扰信息生成和共享时隙。更详细地，干扰信息生成和共享时隙是在用于给每条链路分配CID的寻呼时隙之后，并且由用于共享所有链路的干扰信道信息的总共N_CID ²/N_tone个OFDM符号组成。N_CID表示能够被分配的CID的总数，而N_tone表示用于在调度中使用的OFDM音调的总数。例如，如果CID的总数是288(N_CID＝228)，并且如果可用音调的数量是56(N_tone＝56)，则总共912个OFDM符号能够被用于共享干扰信息。

根据本公开的各种实施例的链路调度操作能够集中在(1)干扰信息生成和共享时隙(下文中，称为时隙1)和(2)通讯时隙(下文中，称为时隙2)。

干扰信息生成和共享时隙具有取决于D2D链路信道的改变速度、干扰信息共享开销、以及双向通信时段而变化的循环时段。根据本公开的各种实施例，为了简要的目的，假设干扰信息生成和共享时隙以及通讯时隙位于如图5中所示的两个寻呼时隙之间。但是，本公开的各种实施例不限于此。

在两个寻呼时隙之间，干扰信息生成和共享时隙之后是至少一个通讯时隙，并且每个通讯时隙在其开头具有通过干扰信息生成和共享时隙共享的干扰信息。

图6是图示根据本公开的实施例的诸如例如图5的基本功能结构的通讯时隙的通讯时隙的结构的示图。

参考图6，根据本公开的实施例的通讯时隙的结构包括指示当前通讯时隙是否具有将要传送的通讯数据的Tx-off块，而不包括传统D2D通信中用于传送和接收传输请求和响应信号的Tx和Rx块。关于其的详细描述稍后与在每个时隙的操作相关联地进行。

在下面，根据本公开的各种实施例的链路调度操作与各个时隙相关联地描述。时隙1表示干扰信息生成和共享时隙，而时隙2表示通讯时隙。

[时隙1-步骤1]所有Tx节点：在第一Tx块中传送直接功率信号

参考图7进行描述。

图7A和图7B图示了根据本公开的实施例的情形，其中，在干扰矩阵生成持续期间，每个Tx节点在分配了其CID的Tx块中传送直接功率信号。

参考图7A和图7B，所有Tx节点传送直接功率信号。每个Tx节点可以在第一Tx块中传送直接功率信号。

然后第j个Rx节点(R_j,j＝1,2,…,5)基于接收到的直接功率信号计算与所有Tx节点(T_i,i＝1,2,…,5)相关联的SIRj,i。在这种情况下，通过公式(4)计算第j个Rx节点(R_j)和第i个Tx节点之间的SIRj,I：

$\frac{{{\mathrm{SIR}}_{j,i}=P}_j\·{\left|h_{j,j}\right|}^2}{P_i\·{\left|h_{j,i}\right|}^2}(=\frac{D_j}{I_{j,i}})$ ……公式(4)

P_k表示第k个Tx节点的传输功率，而h_j,i表示在R_j和T_i之间的信道系数。

[时隙1-步骤2]所有Rx节点：生成和广播干扰信息

步骤1参考图8描述。

图8A和图8B图示了根据本公开的实施例的在干扰矩阵生成时段中生成和广播干扰信息的情形。

参考图8A和8B，在时隙1-步骤1之后，Rx节点测量来自所有Tx节点的干扰强度，并且根据不等式(5)生成关于从第i个Tx节点到第k个Rx节点的干扰的信息。γ表示用于在调度测试中使用的阈值。

如果SIR_i<γ,b_k(i)＝1

否则,b_k(i)＝0……公式(5)

通过以上过程，Rx节点能够以比特序列的形式生成干扰信息(下文中，称为干扰比特序列)。Rx节点还使用给定的干扰信息-共享持续时间和资源广播所生成的干扰信息。

图8A图示了当链路的数量是5时生成R3的干扰信息的情况，而图8B图示了由每个Tx节点广播的干扰信息。

如图8B中所图示的，每个Rx节点使用预分配的干扰信息共享资源广播所生成的干扰比特序列{bj,i}。R_j将在第j个单音位置的NCID个OFDM符号用于与其它节点共享干扰信息(NCID大于N_tone，第(nN_tone+k)个Rx节点(n＝1,2,…；k<N_tone)使用在第k个单音位置的第(nN_CID+1)个OFDM符号的N_CID个符号)。

如图8A中所图示的，Rx节点R3测量意图的信号和干扰信号功率以计算SIR_3,i(i＝1,…,5)。R3比较SIR_3,i与阈值，基于比较结果生成干扰比特序列{b_3,i}，并且顺序地使用在第三音调的5个OFDM符号传送二进制比特b_3,i，如图8B中所图示的。其它节点也执行相同的干扰信息生成和共享过程。

[时隙1-步骤3]所有Tx节点：生成干扰矩阵

所有Tx节点监视干扰信息共享资源以获取由NCID个Rx节点广播的干扰比特序列{b_j,i}。虽然在各个传送节点获取的干扰比特序列能够以各种方式存储，但是本公开的各种实施例针对于用于以干扰矩阵的形式存储干扰比特序列的方法，如图9中所示。

图9是图示根据本公开的实施例的用于在链路调度方法中使用的干扰矩阵的示图。

参考图9，关于干扰矩阵，在第j行和第i列的分量b_j,i表示在第j个Rx节点和第i个Tx节点之间的干扰信息。

在干扰信息生成和共享时隙中，所有Tx节点共享具有相同值的干扰矩阵。

在干扰信息生成和共享时隙之后的通讯时隙中，链路调度使用如图9中所图示地生成的干扰矩阵来执行。在预定时段之后，干扰信息生成和共享时隙操作被重复以更新干扰矩阵。

图10A和图10B图示了根据本公开的实施例的用于在链路调度方法中使用的具有5条链路的干扰信道情形及其干扰矩阵。

参考图10A和图10B，Rx节点2(R₂)接收来自Tx节点1(T₁)的干扰，从而在干扰矩阵的第二行和第一列的分量的比特值被设定为1。同样地，Rx节点3(R₃)接收来自Tx节点2(T₂)的干扰，从而在干扰矩阵的第三行和第二列的分量的比特值被设定为1。图10B图示了根据这种原理生成的干扰矩阵。

[时隙2-步骤1]没有Tx数据的Tx节点(Ti_no数据)：广播Tx-OFF指示符(TI)信号

在通讯时隙中，每个Tx节点使用以其CID函数生成的优先级和干扰矩阵确定是否yield。然而，数据缓冲为空或没有将要传送的数据的链路必须在对于yielding的确定之前在yielding过程中被排除，因为这样的链路在当前时隙并不导致对其它链路的干扰。

根据本公开的实施例，具有将要传送的通讯的Tx节点在通讯时隙的第一步骤传送通讯关闭(Tx-off)指示符信号。具有将要传送的数据的Tx节点接收Tx-off指示符，以基于Tx-off指示符识别在通讯通信中没有使用的D2D链路。具有将要传送的数据的Tx节点调整干扰矩阵以包括关于除了所识别的链路以外的链路的干扰信息。

图11A、图11B和图11C图示了根据本公开的实施例的示范性情形，其中第二链路在第n个通讯时隙没有将要传送的数据。

参考图11A、图11B和图11C，索引I表示优先级，而CID被假设指示优先级以便简化说明。

具有优先级2的Tx节点使用对应的单音来广播通讯关闭指示符。此后，其它Tx节点监视Tx-off资源，以便知晓第二链路没有用于通讯通信，并且调整干扰矩阵以用于排除第二链路的影响。在这种情况下，干扰矩阵调整过程被以这样的方式执行：将第二行和列的分量临时调整到0，或者排除第二行和列的分量。

[时隙2-步骤2]具有将要传送的数据的Tx节点：执行调度并传送通讯

同时，具有将要传送的数据的Tx节点使用在先前步骤调整的干扰矩阵执行链路调度。

图12A和图12B图示了根据本公开的实施例的示范性调度，其具有被调整以适于诸如例如图10的干扰信道情形的干扰信道情形和通讯关闭(Tx-off)情形的干扰矩阵。

参考图12A，作为根据相应的实施例的利用干扰矩阵的链路调度的结果，第四优先级链路yield，而第一、第三和第五优先级链路传送通讯数据。

图12B图示了通过这样的关联性最终确定的干扰矩阵的结构。如图12B中所图示的，具有指示干扰的值1的所有行和列的分量被删除。

比较根据本公开的各种实施例的最终链路调度结果与根据相关技术的技术，根据本公开的各种实施例的同时通信链路的数量相比于根据相关技术的技术增加了。考虑到相比于本公开的各种实施例增加的链路的数量，预期所建议的调度方法的性能增益被改善。

每条链路的优先级在每个通讯时隙被改变以保证链路之间的公平性。优先级被生成为CID的函数，所有Tx节点知晓其它CID链路的改变后的优先级以及其自身的优先级。因此，每个Tx节点根据在每个通讯时隙改变的优先级校正干扰矩阵的行和列位置。在链路调度之后的是数据速率调度和随后的通讯数据传输。

在上文中，描述针对于在D2D通信网络中的链路调度方法(例如，设备之间的直接通信)。然而，以上描述的方法能够应用到具有如下文中描述的协作基站的D2D系统。

图13是图示根据本公开的实施例的在应用基站协作系统的情况下通讯时隙的结构的示图。

参考图13，使用如在本公开中建议的干扰矩阵的调度技术可以被修改，以便基于从基站接收的干扰矩阵指定调度链路，而不是通过在Tx节点接收由Rx节点传送的干扰信息以分布式方式执行调度。

虽然这样的技术修改要求如图13中图示出的另外的传输块(调度块)，但是基站指定Tx节点(例如，控制D2D通信)，以便防止D2D通信降低传统蜂窝式通信的性能。

参考图14作出对基站协作D2D系统中以逐步方式的不同时隙的操作的简要描述。

图14是图示根据本公开的实施例的基站协作D2D系统中以逐步方式的不同时隙的操作的示图。

[时隙1-步骤1]

这个步骤与上述D2D通信系统的对应步骤相同。因此，在这里关于其的详细被省略。

[时隙1-步骤2]Rx节点：生成和传送干扰信息

Rx节点测量来自所有Tx节点的干扰强度以生成干扰信息的步骤与以上描述相同，除了在Rx节点传送干扰信息而不是广播干扰信息以外。

[时隙1-步骤3]基站：生成干扰矩阵

这个步骤不同于以上描述之处在于：由基站，而不是Tx节点，监视干扰信息资源以生成干扰矩阵。

[时隙2-步骤1]Tx节点：传送Tx-on指示符并调整干扰矩阵

因为不同于确定传统分布式链路当中具有通讯数据的链路的情形，存在基站，所以具有将要传送的数据的Tx节点传送通讯开启(Tx-on)指示符。

[时隙2-步骤2]基站：执行调度并传送调度指示符信号

基站广播最终确定的调度指示符以指示调度链路。

[时隙2-步骤3]调度的Rx节点：传送通讯数据

此后，由基站调度的Tx节点根据调度信息传送通讯数据。

图15是图示根据本公开的实施例的链路调度方法的Tx节点过程的流程图。

在操作S1510，Tx节点在Tx块中传送单音模拟传输请求信号。

在操作S1520，Tx节点监视干扰信息广播资源以获取由Rx节点传送的干扰信息。

此后，在操作S1530，Tx节点从Rx节点获取干扰信息。根据本公开的各种实施例，干扰信息可以以比特序列的形式传送。Tx节点能够以各种方式存储所获取的干扰信息，并且根据本公开的各种实施例，干扰信息被假设以干扰矩阵的形式来存储。

接下来，在操作S1540，Tx节点确定在当前时隙中Tx节点是否具有将要传送的数据。举例来说，Tx节点确定在当前时隙中Tx节点具有将要传送的数据，因为在当前时隙中具有将要传送的数据的链路不导致对其它链路的干扰。

如果Tx节点在操作S1540确定Tx节点没有将要传送的数据，则Tx节点前进到操作S1550，在操作S1550，Tx节点传送通讯关闭(Tx-off)指示符。通讯关闭指示符被使用单音广播，并且其它Tx节点基于指示符调整干扰矩阵。

相反，如果Tx节点在操作S1540确定Tx节点具有任何将要传送的数据，则Tx节点前进到操作S1560，在操作S1560，Tx节点监视通讯关闭指示符资源以确定通讯关闭指示符是否被广播。

此后，在操作S1570，Tx节点只以活动的通信链接重新配置干扰矩阵。例如，Tx节点通过去除没有将要传送的数据的链路来重新配置在操作S1530生成的干扰矩阵。

在重新配置干扰矩阵之后，在操作S1580，Tx节点执行链路调度以传送数据。

图16是图示根据本公开的实施例的链路调度方法的Rx节点过程的流程图。

在操作S1610，Rx节点监视传输请求资源。

在操作S1620，Rx节点测量来自所有Tx节点的干扰强度。

在操作S1630，Rx节点计算与所有Tx节点相关联的SIRi。

在操作S1640，Rx节点比较SIRi与阈值。

在操作S1650，Rx节点基于比较结果生成指示干扰的存在/不存在的干扰信息。根据本公开的各种实施例，干扰信息以二进制比特序列的形式生成。

在操作S1660，Rx节点选择用于广播所生成的干扰信息的广播资源。

在操作S1670，接收节点使用所选择的广播资源广播干扰信息。

在操作S1680，接收节点监视以检测由Tx节点传送的导频信号，并传送信道质量指示符(CQI)。

在操作S1690，Rx节点根据链路调度从Tx节点接收数据通讯，并且如果数据通讯被成功地接收，则传送确认(ACK)消息。

图17是图示根据本公开的实施例的检查用于链路调度的干扰矩阵的Tx节点过程的流程图。

参考图17，这样的过程检查(例如，确定)在当前时隙中在Tx和Rx节点之间的所有干扰情形，从而防止发生不必要的yielding成为可能。

图17是根据本公开的实施例在Tx节点从Rx节点接收干扰信息以生成干扰矩阵的假设下描绘的。为了简化说明，假设没有Tx节点在当前时隙中传送通讯关闭指示符。

在操作S1705，Tx节点开始检查(例如，确定)链路1上的传输情形。

在操作S1710，Tx节点确定是否存在下一个Tx节点。

如果Tx节点在操作S1710确定不存在下一个Tx节点，则Tx节点结束过程。

相反，如果Tx节点在操作S1710确定存在下一个Tx节点，则Tx节点前进到操作S1715，在操作S1715，Tx节点开始检查(例如，确定)链路1上的接收状态。

在操作S1720，Tx节点确定Rx节点的优先级是否高于Tx节点的优先级。

如果Tx节点在操作S1720确定Rx节点的优先级高于Tx节点的优先级，则Tx节点前进到操作S1725，在操作S1725，Tx节点确定对于相应的链路是否存在任何干扰。

如果Tx节点在操作S1725确定不存在任何干扰，则Tx节点前进到S1730，在S1730，Tx节点检查(例如，确定)下一条链路上的接收情形。此后，Tx节点前进到操作S1720。

如果Tx节点在操作S1725确定存在任何干扰，则Tx节点前进到S1735，在S1735，Tx节点从干扰节点中去除相应的行和列。

此后，在操作S1740，Tx节点检查(例如，确定)下一条链路上的传输情形。

此后，Tx节点返回操作S1710并执行随后的操作。

在操作S1720，如果Tx节点确定Rx节点的优先级不高于Tx节点的优先级，则Tx节点前进到操作S1745，在操作S1745，Tx节点检查(例如，确定)下一条链路上的接收情形。

此后，在操作S1750，Tx节点确定是否存在下一个Rx节点(例如，确定下一个Rx节点的存在/不存在)。

如果Tx节点在操作S1750确定不存在下一个Rx节点，则Tx节点前进到操作S1770，在操作S1770，Tx节点检查(例如，确定)下一条链路上的传输情形。

相反，如果Tx节点在操作S1750确定存在下一个Rx节点，则Tx节点前进到操作S1755，在操作S1755，Tx节点确定是否存在干扰(例如，Tx节点确定干扰的存在/不存在)。

如果Tx节点在操作S1755确定不存在干扰，则Tx节点前进到操作S1765，在操作S1765，Tx节点检查(例如，确定)下一条链路的接收状态。

相反，5如果Tx节点在操作S175确定存在干扰，则Tx节点前进到操作S1760，在操作S1760，Tx节点从干扰矩阵中去除Rx节点的行和列。

此后，在操作S1765，Tx节点检查(例如，确定)下一条链路的接收状态。

此后，Tx节点将过程返回到操作S1750以重复随后的操作。

如上所述，根据本公开的各种实施例的链路调度方法能够改善D2D无线通信网络吞吐量和资源重复使用率。

图18是图示根据本公开的实施例的Tx节点的配置的框图。

参考图18，Tx节点包括无线通信单元1810、存储单元1820、以及控制单元1830。

无线通信单元1810可以包括：射频(RF)传送器，其被配置为上变频和放大传输信号；和RF接收器，其被配置为低噪放大和下变频接收到的信号。无线通信单元1810将通过无线信道接收的数据传递到控制单元1830，并通过无线信道传送从控制单元1830输出的数据。

存储单元1820存储Tx终端的操作所需的程序和数据。根据本公开的各种实施例，存储单元1820可以存储从Rx节点接收的干扰信息。根据本公开的各种实施例，干扰信息可以以干扰矩阵的形式存储干扰信息。

控制单元1830控制Tx节点的总体操作以及Tx节点的功能块之间的信号流。具体地，根据本公开的各种实施例的控制单元1830还可以包括用于链路调度的调度单元1831。

调度单元1831从至少一个Rx节点接收信息干扰，从至少一个Tx节点到至少一个Rx节点干扰。此后，调度单元1831基于干扰信息执行链路调度。调度单元1831根据链路调度结果传送数据。

根据本公开的各种实施例，调度单元1831可以以二进制比特序列格式从Rx节点接收干扰信息。调度单元1831基于干扰信息生成干扰矩阵，并且基于干扰矩阵控制调度。

如果从某一Tx节点接收到通讯关闭指示符，则调度单元1831通过去除与已经传送通讯关闭指示符的Tx节点相对应的分量来重新配置干扰矩阵。调度单元1831可以根据重新配置的干扰矩阵执行链路调度。

调度单元1831接收关于跟随在寻呼时隙之后的干扰信息生成和共享时隙的资源的干扰信息。

虽然描述针对于控制单元1830和调度单元1831单独地形成并且负责不同的功能的情况，但是这样的配置是为了方便的目的而描述的，并且本公开的各种实施例不限于此。例如，调度单元1831的某一功能可以由控制单元1830执行，并且这个原理可应用在下列描述中。

图19是图示根据本公开的实施例的Rx节点的配置的框图。

参考图19，Rx节点包括无线通信单元1910、存储单元1920、以及控制单元1930。

无线通信单元1910被配置为传送/接收携载数据的无线信号。无线通信单元1910可以包括：射频(RF)传送器，其被配置为上变频和放大传输信号；和RF接收器，其被配置为低噪放大和下变频接收到的信号。无线通信单元1910将通过无线信道接收的数据传递到控制单元1930，并通过无线信道传送从控制单元1930输出的数据。

存储单元1920被配置为存储Rx终端的操作所需的程序和数据。

控制单元1930控制Tx节点的总体操作以及Rx节点的功能块之间的信号流。具体地，根据本公开的各种实施例的控制单元1930还可以包括用于链路调度的调度单元1931。

干扰信息生成器1931接收由至少一个Tx节点传送的直接功率信号，并基于直接功率信号计算与至少一个Tx节点相关联的SIR。干扰信息生成器1931基于计算结果生成关于至少一个Tx节点的干扰信息，并广播干扰信息。控制单元1930根据基于干扰信息确定的链路调度控制Rx节点从某一Tx节点接收数据。

在这种情况下，干扰信息生成器1931能够以二进制比特序列格式生成干扰信息。干扰信息生成器1931还能够比较所计算的SIR与预定阈值以生成干扰信息。

根据本公开的各种实施例，干扰信息生成器1931被配置为向基站传送干扰信息。

图20A图示了示出根据本公开的实施例的与更新时段有关的调度开销的比较结果的图形。

图20B图示了示出根据本公开的实施例的与更新时段有关的通讯数据的比较结果的图形。

图21A和图21B图示了示出根据本公开的实施例的与链路的数量有关的平均总速率(每信道使用的比特)的比较结果的图形。

图22A和图22B图示了示出根据本公开的实施例的与链路的数量有关的幸存的或调度的链路的数量的比较结果的图形。

将会理解，根据说明书中的权利要求和描述的本公开的各种实施例能够以硬件、软件、或者硬件和软件的组合的形式来实现。

任何这样的软件可以被存储在非暂态计算机可读存储介质中。非暂态计算机可读存储介质存储一个或多个程序(软件模块)，一个或多个程序包括指令，当所述指令由电子设备中的一个或多个处理器运行时，使得电子设备执行本公开的方法。

任何这样的软件可以以易失性或非易失性存储的形式来存储，诸如例如，像只读存储器(ROM)那样的存储设备，无论是否可擦除或可重写，或者以存储器的形式来存储，诸如例如，随机存取存储器(RAM)、存储器芯片、设备或集成电路，或者被存储在光学或磁性可读介质上，所述光学或磁性可读介质诸如例如，致密盘(CD)、数字多功能盘(DVD)、磁盘或磁带等。将会理解，存储设备和存储介质是适合于存储一个或多个程序的非暂态机器可读存储装置的各种实施例，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当被运行时实现本公开的各种实施例。因此，各种实施例提供了包括用于实现如在本说明书的权利要求中的任何一项中所请求保护的装置或方法的代码的程序以及存储这样的程序的非暂态机器可读存储装置。

如上所述，根据本公开的各种实施例的链路调度方法可以允许在支持设备之间的直接通信的设备到设备(D2D)无线通信系统中所有Tx和Rx节点共享关于所有链路的干扰信道信息，由此改善D2D通信网络的无线资源重复使用率和通信吞吐量。

虽然已经参考本公开的各种示范性实施例示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，可以在这里进行形式和细节上的各种改变，而不脱离如权利要求及其等效物所定义的本公开的精神和范围。

Claims (15)

1.一种在支持在传送节点和接收节点之间的直接通信的无线通信系统中传送节点的链路调度方法，该方法包括：

从至少一个接收节点接收至少一个接收节点的干扰信息，从至少一个传送节点到至少一个接收节点发生干扰；

基于所述干扰信息调度链路；以及

根据调度的链路传送数据。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述干扰信息被格式化为二进制比特序列，并且

其中，所述干扰信息在用于寻呼时隙之后的干扰信息生成和共享时隙的资源上接收。

3.如权利要求2所述的方法，其中，接收干扰信息包括基于所述干扰信息生成干扰矩阵，并且

其中，调度链路包括基于所述干扰矩阵执行调度。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：

当在预定时隙中不存在将要传送的数据时，传送通讯关闭指示符。

5.如权利要求3所述的方法，还包括：

接收由传送节点传送的通讯关闭指示符；

重新配置所述干扰矩阵，以便去除与已经传送了所述通讯关闭指示符的所述传送节点相关联的干扰信息；并且

根据重新配置的干扰矩阵执行链路调度。

6.一种用于在支持在传送节点和接收节点之间的直接通信的无线通信系统中报告接收节点的干扰信息的方法，该方法包括：

接收由至少一个传送节点传送的直接功率信号；

基于所述直接功率信号计算与至少一个传送节点相关联的信号干扰比(SIR)；

基于所计算的SIR生成与至少一个传送节点中的每一个相关联的干扰信息；

广播所述干扰信息；以及

根据基于所述干扰信息确定的链路调度从所述传送节点接收数据。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述干扰信息被格式化为二进制比特序列。

8.如权利要求6所述的方法，其中，生成干扰信息包括：

将所述SIR与预定阈值进行比较，

其中，所述链路调度基于根据所述干扰信息配置的干扰矩阵来确定。

9.如权利要求6所述的方法，其中，广播干扰信息包括：

将所述干扰信息传送到基站。

10.如权利要求6所述的方法，其中，广播干扰信息包括：

通过用于寻呼时隙之后的干扰信息生成和共享时隙的资源接收干扰信息。

11.一种在支持在传送节点和接收节点之间的直接通信的无线通信系统中执行链路调度的传送节点，该传送节点包括：

无线通信单元，被配置为向至少一个接收节点传送信号和从至少一个接收节点接收信号；以及

控制单元，被配置为控制从至少一个接收节点接收至少一个接收节点的干扰信息，从至少一个传送节点到至少一个接收节点发生干扰，基于所述干扰信息调度链路，并且根据调度的链路传送数据。

12.如权利要求所述的传送节点，其中，所述干扰信息被格式化为二进制比特序列，并且

其中，所述干扰信息在用于寻呼时隙之后的干扰信息生成和共享时隙的资源上接收。

13.如权利要求12所述的传送节点，其中，所述控制单元还被配置为控制基于所述干扰信息生成干扰矩阵；并且控制基于所述干扰矩阵执行调度，

其中，所述控制单元还被配置为控制当在预定时隙中不存在将要传送的数据时，传送通讯关闭指示符，并且

其中，所述控制单元还被配置为控制接收由传送节点传送的通讯关闭指示符，控制重新配置所述干扰矩阵，以便去除与已经传送了所述通讯关闭指示符的所述传送节点相关联的干扰信息，并且控制执行链路调度。

14.一种在支持在传送节点和接收节点之间的直接通信的无线通信系统中报告干扰信息的接收节点，该接收节点包括：

无线通信单元，被配置为向至少一个传送节点传送信号和从至少一个传送节点接收信号；以及

控制单元，被配置为控制接收由至少一个传送节点传送的直接功率信号，基于所述直接功率信号计算与至少一个传送节点相关联的信号干扰比(SIR)，基于所计算的SIR生成与至少一个传送节点中的每一个相关联的干扰信息，广播所述干扰信息，并且根据基于所述干扰信息确定的链路调度从所述传送节点接收数据。

15.如权利要求14所述的接收节点，其中，所述干扰信息被格式化为二进制比特序列，

其中，所述控制单元还被配置为将所述SIR与预定阈值进行比较以确定所述链路调度，

其中，所述链路调度基于根据所述干扰信息配置的干扰矩阵来确定，

其中，所述控制单元还被配置为控制将所述干扰信息传送到基站，并且

其中，所述控制单元还被配置为控制通过用于寻呼时隙之后的干扰信息生成和共享时隙的资源接收干扰信息。