CN108401244A - 面向d2d通信设备的免授权频段簇通信质量控制方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向D2D通信设备的免授权频段簇通信质量控制方法及设备。该通信质量控制方法包括以下步骤：簇头侦听免授权频带簇通信的QoS状态；簇头将QoS状态报告给演进型基站，用于演进型基站根据QoS状态报告调整进行免授权频段簇通信的簇的规模。利用本发明，演进型基站无需通过实时调度关注免授权D2D簇的QoS，只需要在事件触发模式下调整簇规模以维护QoS，因此简化了演进型基站控制免授权簇操作的控制信令。

Description

面向D2D通信设备的免授权频段簇通信质量控制方法及设备

技术领域

本发明涉及一种面向D2D通信设备的免授权频段簇通信质量控制方法，同时也涉及一种可以控制免授权频段簇通信服务质量的D2D设备，属于无线通信技术领域。

背景技术

目前，D2D通信(Device to Device，设备间直接通信)作为未来3GPP LTE/LTE-A系统的重要组成部分，已达成广泛共识。D2D通信集成蜂窝网络能获得更高频谱效率或提供新型服务。利用D2D通信，用户设备(简称为UE)在演进型基站(简称为eNB)控制下可以通过D2D链路直接通信。在某些场景下(例如相邻的几个UE之间进行数据共享)，多个UE彼此连接，组成D2D簇通信。

在传统方式中，D2D通信使用蜂窝带宽，D2D链路与蜂窝链路正交使用授权资源。然而，在系统繁忙或网络负载重的时候，授权蜂窝频带可能难以充分支持所有UE通信。在此条件下，需要将免授权频带作为可选资源支持D2D通信，例如为避免授权频带流量拥塞。如图1所示，eNB命令D2D簇转换到免授权频带进行通信。D2D簇内UE(簇成员UE)通过免授权频带进行通信，同时维持授权频带的蜂窝链路，与eNB相连。

免授权频带无需授权即可实现各种通信应用。因此，免授权频带通信必须容忍来自其他设备的干扰，通常具有比授权频带通信更严格的发射功率和带外泄漏要求。此外，由于无法预测周边干扰，免授权频带通信具有机会使用的特征。因此，免授权频带通信中无法预测的干扰会影响通信服务质量(QoS)。

另外，随着簇内成员UE的移动，簇内信道质量也会发生变化。D2D设备采用免授权频带资源进行簇通信时，一旦簇内成员移动，就可能无法保证QoS。

为保障免授权频带的通信服务质量，可以根据干扰强度和信道质量由eNB调度实现。在此方法中，因为eNB为每次传输选择正确的调制编码格式，能够调度合适的资源块，进而保障QoS。然而，这种集中控制的QoS保障模式要求实时传输干扰强度和信道质量信息，将给蜂窝链路带来大量信令开销。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种面向D2D通信设备的免授权频段簇通信质量控制方法。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种可以控制免授权频段簇通信服务质量的D2D设备。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种面向D2D通信设备的免授权频段簇通信质量控制方法，所述簇通信是簇头与多个簇成员之间的通信，并且所述簇头与演进型基站通信，该方法包括以下步骤：

所述簇头侦听所述免授权频带簇通信的QoS状态；

所述簇头将QoS状态报告发送给所述演进型基站，用于所述演进型基站根据所述QoS状态报告调整进行所述免授权频段簇通信的簇的规模。

其中较优地，所述簇头根据所述QoS状态，计算QoS满意因子，并将QoS状态报告发送给所述演进型基站。

其中较优地，根据所述QoS状态报告得知所述免授权频段簇通信的服务质量无法得到保证时，所述簇成员中至少一个簇成员被移出进行所述免授权频段簇通信的簇。

其中较优地，所述至少一个簇成员被转换到授权蜂窝链路通信。

其中较优地，所述至少一个簇成员开始侦听免授权频带，以组成新的进行免授权频带簇通信的簇，所述新的进行免授权频带簇通信的簇不同于所述进行免授权频带簇通信的簇。

其中较优地，当所述至少一个簇成员正在进行的是需要保证连续性的业务时，所述至少一个簇成员被转换到授权蜂窝链路通信；当所述至少一个簇成员正在进行的是尽最大努力传输的业务时，所述至少一个簇成员开始侦听免授权频带，以组成新的进行免授权频带簇通信的簇。

其中较优地，所述QoS状态报告包括应移出D2D通信设备标识列表或者比特图，用于表示应当从所述进行免授权频带簇通信的簇中移出的D2D通信设备。

一种可以控制免授权频段簇通信服务质量的D2D设备，包括：

所述D2D设备侦听所述免授权频带簇通信的QoS状态；

所述D2D设备根据所述QoS状态，计算QoS满意因子；

所述D2D设备上报QoS状态报告，用于演进型基站调整进行所述免授权频段簇通信的簇的规模。

与现有技术相比较，本发明所提供的免授权频段簇通信质量控制方法无需通过实时调度关注免授权D2D簇的QoS，只需要在事件触发模式下调整簇规模以维护QoS，因此简化了演进型基站控制免授权簇操作的控制信令。

附图说明

图1为蜂窝系统控制下，工作在免授权频带的簇通信示意图；

图2为免授权频带的簇通信中使用的QoS状态报告格式示例图；

图3为本发明所提供的免授权频带簇通信中通信质量控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。

在本发明的一个实施例中，假设D2D簇已经建立，演进型基站控制D2D设备在免授权频带上通信，避免了蜂窝频带拥塞。D2D设备是指具备D2D通信功能的设备，包括但不限于用户设备、物联网设备等。在本实施例中以用户设备作为D2D设备的示例。

在D2D簇成员用户设备转换到免授权频带前，D2D簇成员用户设备在演进型基站的控制下运行在授权蜂窝频带上通信。因此，D2D簇的通信QoS能够得到保障。然而，当切换到免授权频带通信时，D2D簇成员用户设备的通信QoS将由于免授权频带无法预测的干扰和簇成员用户设备移动而无法保障。因此，需要QoS保障机制维持转换到免授权频带的簇成员用户设备的通信QoS。

在本发明中，D2D簇成员是指进行D2D通信的同属一个簇的成员设备，例如用户设备。在每一个簇成员中有一个簇头，用于与演进型基站直接通信。

如图3所示，当演进型基站将一个用户设备分配到免授权频带进行簇通信时，该簇的簇头会获知用户设备的加入。

步骤1：簇头周期性侦听免授权频带簇通信的QoS状态。为了实现本地化QoS状态侦听，簇头需提前将QoS状态信息通知给演进型基站。该QoS状态信息包括简化的QoS类标识(QoS class identifier，QCI)；或包括保障比特率的细节参数集合，最大比特率，最大分组误差率，数据优先级等。

步骤2：簇头计算QoS满意因子。根据在簇内侦听数据传输，估算本地信道质量、簇内D2D链路的速率和QoS满意因子。在QoS状态报告中用1个比特(作为QoS满意比特)来指示QoS满意因子。如图2所示，不同情况采用不同方式指示：

情况1：如果簇成员用户设备的簇通信QoS能够得到精确保证，且不允许新用户加入，则不向演进型基站发送QoS状态报告。

情况2：如果簇成员用户设备的簇通信QoS无法得到保证，则簇头通过将QoS满意比特设为0，向演进型基站发送QoS状态报告。在情况3，演进型基站不得不将簇成员用户设备从当前免授权频带移出，以便簇内其它用户设备能够恢复原来的QoS水平。

随着新加入用户设备或者用户设备发生移动，导致当前通信状态变化，可能出现免授权频带无法保证QoS的情况。这时，QoS满意因子为0(情况2)。

在情况2中，包括QoS满意比特在内，基于簇头初步完成的QoS分析，簇头列出应当从当前簇移出的用户设备标识列表，如图2中a所示。将簇内QoS不能满足的用户设备移出。

另一种方式如图2中b所示，采用用户设备比特图指示哪些用户设备应当从当前簇移出，其中用户设备比特图中用1表示移出的用户设备，用0表示继续存在的用户设备。比特图可以根据每个用户设备的C-RNTI值的大小顺序来表征或者根据其他用户设备特定特征来表征簇内用户设备。通过图2中a和b两种方式，在满意因子值小于1(不满足QoS要求)时，则簇头减小簇规模，从而保证D2D通信的QoS。因此本发明是由簇头基于簇内信道质量决定“从簇内移出多少个用户设备以及移出哪些用户设备”，并连同QoS状态报告上报给演进型基站。只有待簇成员被移出以后，再自行请求转回或重组。

情况3：如果簇成员用户设备的簇通信QoS能够得到精确保证，且允许新用户加入，则簇头通过将QoS满意比特设为1，周期向演进型基站发送QoS状态报告。如图2中c所示，QoS状态报告中不仅包括QoS满意比特(值为1)，还包括可用簇带宽信息，用于供演进型基站判断是否可以加入新用户，以及可以加入的新用户数量。

可用簇带宽信息是情况3的QoS状态报告信息中的可选项。只是在免授权频带上存在可用簇带宽的额外信息(完成簇内通信后仍有冗余带宽)，才上报给演进型基站。在QoS状态报告中也可以不设置可用簇带宽信息。

步骤3：簇头将QoS状态报告周期性地发送至演进型基站。通过QoS状态报告通知演进型基站当前免授权频带的QoS满意因子。

演进型基站根据QoS状态报告中的QoS满意因子，调整当前免授权频带的簇规模来保证簇通信的QoS。

演进型基站可以采用以下两种方式来调整簇规模，让簇成员离开簇：

选项1：如果蜂窝频带有足够资源，那么演进型基站可以使应当离开D2D簇的簇成员转换到授权蜂窝链路，执行带内D2D通信。

选项2：演进型基站要求应该离开D2D簇的簇成员开始侦听免授权频带，使这些应离开的簇成员用户设备组成新的免授权频带D2D簇。

演进型基站基于本地状态和应离开簇的簇成员用户设备的QoS需求进行选择。当应离开簇的簇成员用户设备正在进行的是对QoS要求高的数据业务时，演进型基站优先选择选项1以维护数据业务的连续性。与此同时，应离开簇的簇成员仍在进行用户设备免授权频带侦听。另一方面，当应离开簇的簇成员用户设备正在进行尽最大努力传输的业务时，由于该业务可以接受免授权频带侦听带来的时延，因此演进型基站可以直接选择选项2。

演进型基站可以通过蜂窝信令链路直接通知应当移出的簇成员这个选择结果(选项1或选项2)。可选地，演进型基站的选择结果可以首先通知簇头，然后由簇头在免授权簇内通信中转发该选择结果，通知到应移出的簇成员。在这种情况下，只有簇头需要同时维护蜂窝链路和免授权频带链路，其它簇成员仅需要维护一种链路(要么是蜂窝链路，要么是免授权链路)，这样可以大量减少对簇成员用户设备的硬件需求。

此外，对于没有簇头的簇，演进型基站可用提前规定一个簇成员像簇头一样执行本地QoS侦听过程。该簇成员应具有同时维护蜂窝链路和免授权频带链路的功能。

本发明采用事件触发的QoS状态报告，易于通过当前LTE系统RRC信令实现信息传输。

此外，本发明可以用于各种免授权频带簇操作中。即使基于竞争的MAC协议，也能采用本发明所提供的技术方案。

上面对本发明所提供的面向D2D通信设备的免授权频段通信质量控制方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (12)

1.一种面向D2D通信设备的免授权频段簇通信质量控制方法，所述簇通信是簇头与多个簇成员之间的通信，并且所述簇头与演进型基站通信，其特征在于包括以下步骤：

所述簇头侦听所述免授权频带簇通信的QoS状态；

所述簇头将QoS状态报告发送给所述演进型基站，用于所述演进型基站根据所述QoS状态报告调整进行所述免授权频段簇通信的簇的规模。

2.如权利要求1所述的免授权频段簇通信质量控制方法，其特征在于：

所述簇头根据所述QoS状态，计算QoS满意因子，并将QoS状态报告发送给所述演进型基站。

3.如权利要求2所述的免授权频段簇通信质量控制方法，其特征在于：

根据所述QoS状态报告得知所述免授权频段簇通信的服务质量无法得到保证时，所述簇成员中至少一个簇成员被移出进行所述免授权频段簇通信的簇。

4.如权利要求3所述的免授权频段簇通信质量控制方法，其特征在于：

所述至少一个簇成员被转换到授权蜂窝链路通信。

5.如权利要求3所述的免授权频段簇通信质量控制方法，其特征在于：

所述至少一个簇成员开始侦听免授权频带，以组成新的进行免授权频带簇通信的簇，

所述新的进行免授权频带簇通信的簇不同于所述进行免授权频带簇通信的簇。

6.如权利要求3所述的免授权频段簇通信质量控制方法，其特征在于：

当所述至少一个簇成员正在进行的是需要保证连续性的业务时，所述至少一个簇成员被转换到授权蜂窝链路通信；

当所述至少一个簇成员正在进行的是尽最大努力传输的业务时，所述至少一个簇成员开始侦听免授权频带，以组成新的进行免授权频带簇通信的簇。

7.如权利要求3所述的免授权频段簇通信质量控制方法，其特征在于：

所述QoS状态报告包括应移出D2D通信设备标识列表或者比特图，用于表示应当从所述进行免授权频带簇通信的簇中移出的D2D通信设备。

8.一种可以控制免授权频段簇通信服务质量的D2D设备，其特征在于包括：

所述D2D设备侦听所述免授权频带簇通信的QoS状态；

所述D2D设备根据所述QoS状态，计算QoS满意因子；

所述D2D设备上报QoS状态报告，用于演进型基站调整进行所述免授权频段簇通信的簇的规模。

9.如权利要求8所述的可以控制免授权频段簇通信服务质量的D2D设备，其特征在于：

根据所述QoS状态报告得知所述免授权频段簇通信的服务质量无法得到保证时，所述D2D设备通知至少一个簇成员，以将所述簇成员移出进行所述免授权频段簇通信的簇，

所述D2D设备与所述簇成员在进行所述免授权频段簇通信的所述簇内。

10.如权利要求9所述的可以控制免授权频段簇通信服务质量的D2D设备，其特征在于：

所述D2D设备通知所述至少一个簇成员转换到授权蜂窝链路通信。

11.如权利要求9所述的可以控制免授权频段簇通信服务质量的D2D设备，其特征在于：

所述D2D设备通知所述至少一个簇成员开始侦听免授权频带，以组成新的进行免授权频带簇通信的簇，

所述新的进行免授权频带簇通信的簇不同于所述进行免授权频带簇通信的簇。

12.如权利要求9所述的可以控制免授权频段簇通信服务质量的D2D设备，其特征在于：

当所述至少一个簇成员正在进行的是需要保证连续性的业务时，所述至少一个簇成员被转换到授权蜂窝链路通信；

当所述至少一个簇成员正在进行的是尽最大努力传输的业务时，所述至少一个簇成员开始侦听免授权频带，以组成新的进行免授权频带簇通信的簇。