CN105992157A - 一种网络辅助的d2d中继多播方法 - Google Patents

一种网络辅助的d2d中继多播方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种网络辅助的D2D中继多播方法，包括：基站接收各D2D终端上报的位置信息和广播距离信息；接收发送方发送的数据传输请求；为所述数据传输建立通信组，分配组标识；如果有目的终端位于发送方的广播范围之外，则为位于发送方广播范围之外的所有目的终端选择中继节点。本发明提出的方法使随机分布在蜂窝网络中D2D范围内的多个目的终端都能够收到发送终端发出的数据，并且兼顾了中继节点的能量消耗及负载情况，既保证了D2D通信的持续进行，又延长了D2D通信时间。

Description

一种网络辅助的D2D中继多播方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种网络辅助的D2D中继多播方法。
背景技术
D2D技术是由第三代合作伙伴计划3GPP提出的一种在通信系统的控制下，允许邻近的LTE终端利用小区资源直接进行通信的新技术。D2D技术不仅能够提高通信系统的频谱效率，在一定程度上解决了无线通信系统频谱资源匮乏问题，还能够减轻蜂窝小区基站与核心网的负载，降低终端的发射功率，减少其电池消耗。
在一些移动终端数目较多的场景下，D2D可以显著提高蜂窝系统的频谱效率。如果采用两两终端间的D2D通信方式，既占用了大量的时频资源，又使传输效率降低，终端间的干扰问题也较为突出。也可以采用D2D多播传输方式，利用基站辅助对D2D范围内的所有终端进行分簇，通过簇头将数据逐级广播出去，实现各簇内终端间的信息共享。这种多播方式适用于整个D2D范围内的终端都有数据共享需求的场景。
当在数目众多的移动终端中存在若干终端有数据共享需求，且这些终端随机分布在D2D范围内时，如何利用D2D多播传输方式实现这些终端之间的通信成为当前需要解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种网络辅助的D2D中继多播方法，包括：
基站侧：接收各D2D终端上报的位置信息和广播距离信息；接收发送方D2D终端发送的数据传输请求，包含所有目的D2D终端的ID；为所述数据传输建立通信组，分配组标识，并将所述组标识下发给所述发送方D2D终端和所有目的D2D终端；如果有目的D2D终端位于所述发送方D2D终端的广播范围之外，则为所述位于发送方D2D终端的广播范围之外的所有目的D2D终端选择中继节点，并将配置信息下发给选中的中继节点，所述配置信息包含所述组标识信息。
特别的，所述基站选择中继节点时优先选择组内中继，如果仍有目的终端无法接收数据再选择组外中继。其中所述选择组内中继是指：选择位于发送终端广播范围内或上一级中继节点广播范围内，且是目的终端的节点作为中继节点；所述选择组外中继是指：选择位于发送终端或上一级中继节点广播范围内，且不属于所述通信组的D2D终端作为中继节点。进一步的，当某一位于发送方D2D终端的广播范围之外的目的D2D终端存在多个可选的组内中继节点时，优先选择其广播范围内包含位于发送方D2D终端的广播范围之外的目的D2D终端数量最多的节点作为中继节点；当某一位于发送方D2D终端的广播范围之外的目的D2D终端存在多个可选的组外中继节点时，优先选择其广播范围内包含位于发送方D2D终端的广播范围之外的目的D2D终端数量最多的节点作为中继节点。
特别的，基站选择中继节点具体包括：5.1所述基站根据发送方D2D终端的位置及广播范围确定其广播范围内的目的D2D终端，如果所有目的D2D终端都在发送方D2D终端的广播范围内，则转向步骤5.5，否则执行步骤5.2；5.2所述基站为不在发送方D2D终端广播范围内的目的D2D终端选择组内中继节点，如果所有不在发送方D2D终端广播范围内的目的D2D终端都可借助组内中继节点实现数据接收，则转向步骤5.4，否则执行步骤5.3；5.3所述基站为剩余的目的D2D终端选择组外中继节点，直到所有剩余目的D2D终端都可接收数据为止；5.4所述基站向选中的中继节点下发所述发配置信息；同时5.5基站向发送方D2D终端和所有目的D2D终端下发所述组标识。
特别的，所述基站还接收当选中的中继节点剩余能量低于设定阈值门限或者其负载超过设定阈值门限时发送的撤销中继角色请求，同意后所述请求后重新选择中继节点。
特别的，所述基站为所述D2D数据传输分配独立的时频资源，或者分配相距所述D2D范围较远的区域的视频资源。
基于相同的构思，本发明还提出一种网络辅助的D2D中继多播方法，包括：D2D终端侧：上报位置信息和广播距离信息；发送方D2D终端发送数据传输请求给基站，所述数据传输请求中包含所有目的D2D终端的ID；接收所述基站分配的组标识；通过多播方式进行数据传输，数据包中携带所述组标识信息；中继节点：接收所述基站下发的组标识信息；通过多播方式转发接收到的携带所述组标识的数据包；目的D2D终端接收接站下发的组标识信息，接收并解析携带所述组标识的数据包。
特别的，所述中继节点剩余能量低于设定阈值门限或者其负载超过设定阈值门限时，则向基站发送撤销中继角色请求。
特别的，所述D2D终端周期性上报位置信息和广播距离信息，或/和所述终端位置发生变化时上报。
本发明提供的方法可以使随机分布在蜂窝网络中D2D范围内的多个目的终端都能够收到发送终端发出的数据，并且兼顾了中继节点的能量消耗及负载情况，避免了中继节点因能量消耗过度或负载过重而造成无法完成数据转发的情况，既保证了D2D通信的持续进行，又延长了D2D通信时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的应用场景示意图；
图2是本发明实施例的操作流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出一种网络辅助的D2D中继多播方法，包括：基站侧：接收各D2D终端上报的位置信息和广播距离信息；接收发送方D2D终端发送的数据传输请求，包含所有目的D2D终端的ID；为所述数据传输建立通信组，分配组标识，并将所述组标识下发给所述发送方D2D终端和所有目的D2D终端；如果有目的D2D终端位于所述发送方D2D终端的广播范围之外，则为所述位于发送方D2D终端的广播范围之外的所有目的D2D终端选择中继节点，并将配置信息下发给选中的中继节点，所述配置信息包含所述组标识信息。
特别的，所述基站选择中继节点时优先选择组内中继，如果仍有目的终端无法接收数据再选择组外中继。其中所述选择组内中继是指：选择位于发送终端广播范围内或上一级中继节点广播范围内，且是目的终端的节点作为中继节点；所述选择组外中继是指：选择位于发送终端或上一级中继节点广播范围内，且不属于所述通信组的D2D终端作为中继节点。进一步的，当某一位于发送方D2D终端的广播范围之外的目的D2D终端存在多个可选的组内中继节点时，优先选择其广播范围内包含位于发送方D2D终端的广播范围之外的目的D2D终端数量最多的节点作为中继节点；当某一位于发送方D2D终端的广播范围之外的目的D2D终端存在多个可选的组外中继节点时，优先选择其广播范围内包含位于发送方D2D终端的广播范围之外的目的D2D终端数量最多的节点作为中继节点。
特别的，基站选择中继节点具体包括：5.1所述基站根据发送方D2D终端的位置及广播范围确定其广播范围内的目的D2D终端，如果所有目的D2D终端都在发送方D2D终端的广播范围内，则转向步骤5.5，否则执行步骤5.2；5.2所述基站为不在发送方D2D终端广播范围内的目的D2D终端选择组内中继节点，如果所有不在发送方D2D终端广播范围内的目的D2D终端都可借助组内中继节点实现数据接收，则转向步骤5.4，否则执行步骤5.3；5.3所述基站为剩余的目的D2D终端选择组外中继节点，直到所有剩余目的D2D终端都可接收数据为止；5.4)所述基站向选中的中继节点下发所述发配置信息；同时5.5)基站向发送方D2D终端和所有目的D2D终端下发所述组标识。
特别的，所述基站还接收当选中的中继节点剩余能量低于设定阈值门限或者其负载超过设定阈值门限时发送的撤销中继角色请求，同意后所述请求后重新选择中继节点。
特别的，所述基站为所述D2D数据传输分配独立的时频资源，或者分配相距所述D2D范围较远的区域的视频资源。
基于相同的构思，本发明还提出一种网络辅助的D2D中继多播方法，包括：D2D终端侧：上报位置信息和广播距离信息；发送方D2D终端发送数据传输请求给基站，所述数据传输请求中包含所有目的D2D终端的ID；接收所述基站分配的组标识；通过多播方式进行数据传输，数据包中携带所述组标识信息；中继节点：接收所述基站下发的组标识信息；通过多播方式转发接收到的携带所述组标识的数据包；目的D2D终端接收接站下发的组标识信息，接收并解析携带所述组标识的数据包。
特别的，所述中继节点剩余能量低于设定阈值门限或者其负载超过设定阈值门限时，则向基站发送撤销中继角色请求。
特别的，所述D2D终端周期性上报位置信息和广播距离信息，或/和所述终端位置发生变化时上报。
本发明提供的方法可以使随机分布在蜂窝网络中D2D范围内的多个目的终端都能够收到发送终端发出的数据，并且兼顾了中继节点的能量消耗及负载情况，避免了中继节点因能量消耗过度或负载过重而造成无法完成数据转发的情况，既保证了D2D通信的持续进行，又延长了D2D通信时间。
本发明方法的应用场景如下：
在蜂窝网络覆盖内的某个区域存在数量较多的直通终端，即D2D终端，该区域称为一个D2D范围，所有D2D终端都随机分布在该D2D范围内，且终端位置相对固定。某个终端要向若干个其他终端发送数据，可以认为这些终端逻辑上属于一个通信组。但接收终端与发送终端在地理位置上不一定是相邻的，如果不相邻则需要通过中继进行转发。在该D2D范围内可以存在多个这样的通信组，且一个D2D终端可以属于一个或多个通信组。
请参照图1，D2D范围内存在一个通信组，包含发送终端S与目的终端D1，D2，D3，D4，D5，D6，D7，其中目的终端D1，D3，D7在发送终端S的广播范围内，可直接接收发送终端S发出的数据；目的终端D2，D6可以借助组内中继节点D1接收到发送终端S的数据，这里D1既是目的终端又是中继节点，D1收到S的数据之后，再将其转发出去；目的终端D4，D5无法借助组内中继接收S的数据，基站将为其选择组外的其他终端作为中继节点。如图1中的R，这里R处于发送终端S的广播范围内，可以收到S发出的数据，R将根据组号判断是否需要转发数据包，由于目的终端D4、D5处于R的广播范围内，因此借助R可以接收到发送终端S的数据。
此外，为了避免D2D范围内的通信对其他终端造成干扰，基站将为D2D范围内的直通终端进行D2D通信分配独立的或者相距该D2D范围较远的区域内的时频资源。
请参照图2，本发明提出的方法的操作流程如下：
1、基本流程
1)D2D范围内的所有直通终端都向基站上传位置信息和广播距离信息。
2)发送终端向基站发送数据传输请求，包含所有目的终端的ID。
3)基站为发送终端和所有目的终端创建通信组，分配组ID，并生成组成员列表；
如果所有目的终端都在发送终端的广播范围内，则基站无需配置中继节点；否则，基站需为不在发送终端广播范围内的目的终端选择中继节点；
基站将组ID和组成员列表下发给发送终端和所有目的终端，并将配置信息下发给选中的中继节点，配置信息中包含该组ID。
4)发送终端通过多播方式进行数据传输：在其广播范围内的目的终端可直接接收数据；不在其广播范围内的目的终端可借助中继节点的转发实现数据的接收。
2、步骤3)中基站选择中继节点的原则如下：
第一，优先选择处于发送终端或上一级中继节点广播范围内，且是目的终端之一的节点作为中继，即组内中继；如果有目的终端无法借助组内中继接收数据，再考虑选择处于发送终端或上一级中继节点广播范围内且不属于该通信组的终端作为中继。
第二，从满足第一条原则的节点中，优先选择其广播范围内包含目的终端数量最多的节点作为中继。
第三，中继重选原则：当中继节点剩余能量低于设定阈值门限或者中继节点负载超过设定阈值门限时，可向基站发送撤销中继角色请求；基站同意后，将按照第一条和第二条原则重新选择中继节点。
3、步骤3)包含以下具体操作步骤：
31)基站根据发送终端的位置及广播范围确定其广播范围内的目的终端，如果所有目的终端都在发送终端的广播范围内，则转向步骤35)，否则执行步骤32)；
32)基站按照3中的中继节点选择原则为剩余目的终端选择组内中继节点，如果所有剩余目的终端都可借助组内中继实现数据接收，则转向步骤34)，否则执行步骤33)；
33)基站按照3中的中继节点选择原则为剩余目的终端选择中继节点，直到所有剩余目的终端都可以接收数据为止；
34)基站向中继节点下发配置信息，同时
35)基站向发送终端，所有目的终端下发相应的信息。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种网络辅助的D2D中继多播方法，其特征在于，包括：
基站侧：
接收各D2D终端上报的位置信息和广播距离信息；
接收发送方D2D终端发送的数据传输请求，包含所有目的D2D终端的ID；为所述数据传输建立通信组，分配组标识，并将所述组标识下发给所述发送方D2D终端和所有目的D2D终端；
如果有目的D2D终端位于所述发送方D2D终端的广播范围之外，则为所述位于发送方D2D终端的广播范围之外的所有目的D2D终端选择中继节点，并将配置信息下发给选中的中继节点，所述配置信息包含所述组标识信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
所述基站选择中继节点时优先选择组内中继，如果仍有目的终端无法接收数据再选择组外中继。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述选择组内中继是指：选择位于发送终端广播范围内或上一级中继节点广播范围内，且是目的终端的节点作为中继节点；
所述选择组外中继是指：选择位于发送终端或上一级中继节点广播范围内，且不属于所述通信组的D2D终端作为中继节点。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
当某一位于发送方D2D终端的广播范围之外的目的D2D终端存在多个可选的组内中继节点时，优先选择其广播范围内包含位于发送方D2D终端的广播范围之外的目的D2D终端数量最多的节点作为中继节点；
当某一位于发送方D2D终端的广播范围之外的目的D2D终端存在多个可选的组外中继节点时，优先选择其广播范围内包含位于发送方D2D终端的广播范围之外的目的D2D终端数量最多的节点作为中继节点。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站选择中继节点具体包括：
5.1所述基站根据发送方D2D终端的位置及广播范围确定其广播范围内的目的D2D终端，如果所有目的D2D终端都在发送方D2D终端的广播范围内，则转向步骤5.5，否则执行步骤5.2；
5.2所述基站为不在发送方D2D终端广播范围内的目的D2D终端选择组内中继节点，如果所有不在发送方D2D终端广播范围内的目的D2D终端都可借助组内中继节点实现数据接收，则转向步骤5.4，否则执行步骤5.3；
5.3所述基站为剩余的目的D2D终端选择组外中继节点，直到所有剩余目的D2D终端都可接收数据为止；
5.4所述基站向选中的中继节点下发所述发配置信息；同时
5.5基站向发送方D2D终端和所有目的D2D终端下发所述组标识。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：所述基站还接收当选中的中继节点剩余能量低于设定阈值门限或者其负载超过设定阈值门限时发送的撤销中继角色请求，同意后所述请求后重新选择中继节点。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：所述基站为所述D2D数据传输分配独立的时频资源，或者分配相距所述D2D范围较远的区域的视频资源。
8.一种网络辅助的D2D中继多播方法，其特征在于，包括：
D2D终端侧：
上报位置信息和广播距离信息；
发送方D2D终端发送数据传输请求给基站，所述数据传输请求中包含所有目的D2D终端的ID；接收所述基站分配的组标识；通过多播方式进行数据传输，数据包中携带所述组标识信息；
中继节点：接收所述基站下发的组标识信息；通过多播方式转发接收到的携带所述组标识的数据包；
目的D2D终端接收接站下发的组标识信息，接收并解析携带所述组标识的数据包。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
所述中继节点剩余能量低于设定阈值门限或者其负载超过设定阈值门限时，则向基站发送撤销中继角色请求。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述D2D终端周期性上报位置信息和广播距离信息，或/和所述终端位置发生变化时上报。
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