CN109328439A - 用于蜂窝和d2d通信的基站、发射器通信设备和中继通信设备 - Google Patents

用于蜂窝和d2d通信的基站、发射器通信设备和中继通信设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基站(104)，所述基站(104)用于使用蜂窝通信信道与蜂窝通信网络(100)中的多个通信设备进行蜂窝通信，其中所述多个通信设备包括发射器通信设备(101)、多个中继通信设备(102)和至少一个接收器通信设备(103‑1、103‑2)，并且所述多个通信设备用于使用D2D通信信道彼此进行D2D通信，所述基站(104)包括：通信接口(104a)，用于从所述发射器通信设备(101)接收请求，以从所述发射器通信设备(101)向所述至少一个接收器通信设备(103‑1、103‑2)发送通信消息；以及处理器(104b)，用于选择所述多个中继通信设备(102)的子集以将所述通信消息中继转发到所述至少一个接收器通信设备(103‑1、103‑2)，并且用于将中继通信设备(102)的所述子集配置为使用多种中继模式中的一种中继转发所述通信消息，所述多种中继模式包括第一中继模式和第二中继模式，其中所述第一中继模式是“放大并转发”中继模式，所述第二中继模式是“解码并转发”中继模式。

Description

用于蜂窝和D2D通信的基站、发射器通信设备和中继通信设备
技术领域
本发明一般涉及无线通信领域。本发明尤其涉及一种使用一个或多个中继通信设备用于蜂窝和D2D通信的基站、发射器通信设备及其相应方法。
背景技术
车辆间的D2D通信被认为是改善道路安全和防止交通堵塞的关键。将无线技术应用于车辆环境的兴趣日益增长，这导致了用于车辆之间以及车辆和道路基础设施之间的数据传输的技术和协议的发展。这些新兴的通信服务，例如交通安全，实时远程监控，关键基础设施控制和工业自主控制，为移动无线电网络带来了新的挑战。
车辆通信网络的一个关键要求是提供具有低延迟(小于几毫秒)和高可靠性(故障率接近于零)的通信。下面的用例，尤其需要可靠的、低延迟通信，用于完全自动驾驶功能。
通过车队驾驶的方式，相同车道上的车辆被分组在一起形成具有小的车辆间距离的稳定编队，以增加道路容量，驾驶安全性和舒适度。车队通常由一个主车(master)，通常为头车、和多个从车(following vehicle)组成。为了保持小的车辆间距离，车队成员依赖于车队中车辆间高频率地交换最新的和高质量的车辆动态数据。车队控制算法仅需要相邻车辆的车辆动态信息，而不是所有车队成员的信息。因此，当车辆加入和离开车队时，这些算法可以很好地扩展到大的车队，并且很容易收敛到需要的编队。
在协作车道变更的用例中，协作车辆(自主驾驶和手动驾驶两者)进行协作，以安全有效的方式对一个或一组协作车辆(例如车队)执行车道变更。与传统车道变更情况不同，协作车辆通过D2D通信分享它们的计划轨迹，以协商和对齐它们的移动。
上述所有用例以及一般的自动驾驶依赖于对车辆周围环境的充分和可靠的感知，以在交通中导航并使用高度自动化(也称为协作感知)确保安全。传感器数据损坏，盲点和传感器数据信任度低可能会降低性能，甚至会使车辆的自动功能失效。
上述用例本质上要求低延迟的、可靠的D2D(在汽车的情景中也被称为V2V)单播/多播通信。然而，通过中继实现协作多连接传输存在若干挑战。第一个挑战是，在没有蜂窝网络(例如，UE处于RRC闲置状态或位于覆盖范围外)的帮助的情况下，如何设计用于协作多连接传输的、低延迟的、和可靠的协议。第二个挑战是，在全部或部分蜂窝网络覆盖的情况下，如何设计用于协作多连接传输的、低延迟的、和可靠的协议。第三个挑战是，在最小化通信设备间边链路(sidelink)信道质量信息交换以及考虑到通信设备的未来移动性的情况下，如何设计协作节点选择的解决方案。
在文献““演进的通用陆地无线接入(E-UTRA)；关于移动中继的研究”(3GPP TR36.836，“Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA)；Study on mobilerelay”)中记载了包括3GPP中继的多个用于协作中继传输的方法。例如在“无线网络中的协作ARQ；协议和性能”(IEEE ICC 2006，“Cooperative ARQ in Wireless Networks：Proctools and Performance”)以及在作者为E.Zimmermann，P.Herhold和G.Fettweis的“关于无线网络中的协作中继协议性能”(European Trans.on Telecomm 2005，“On thePerformance of Cooperative Relaying Protocols in Wireless Networks”)中公开了ad-hoc中继网络架构。在“一种用于车载网络的新型自适应分布式协作中继MAC协议(IEEEJSAC 2011，“A Novel Adaptive Distributed Cooperative Relaying MAC Protocol forVehicular Networks”)”以及在IEEE无线通信2008，“IEEE 802.16i基于中继的无线接入网络：概要”(“IEEE 802.16j relay-based wireless access networks：an overview”)中研究了用于IEEE 802.11/15.4/16j系统的增强中继功能。此外，用于主节点和从节点间的无线工业通信的中继设备先前工作可以在“如何利用无线工业网络中的空间分集”(ElsevierAnnual Reviews in Control，2008，“How to exploit spatial diversity in wirelessindustrial networks”)找到。
然而，上述方法中都不是为可靠的、低延迟通信系统设计的。因此，仍缺乏用于第五代(5th Generation，5G)异构无线接入技术(Radio Access Technology，RAT)的中继网络架构和用于5G蜂窝网络通信系统的增强中继功能。
鉴于上述情况，在蜂窝和D2D通信网络环境中仍存在改善基站以及改善发射器通信设备的需要，其用于使用一个或多个中继通信设备和相应的方法，提供低延迟和高可靠性。
发明内容
本发明的一目的是提供蜂窝和D2D通信网络环境中的改善的基站以及改善的发射器通信设备，尤其用于使用一个或多个中继通信设备以及相应的方法，提供低延迟和高可靠性。
上述和其他目的通过独立权利要求的主题实现。进一步的实现形式将从从属权利要求、说明书和附图中变的明显。
通常，本发明涉及用于通过与相邻设备的协作传输在无线蜂窝和D2D通信中传输消息的设备和方法。更具体地，本发明启用放大并转发(Amplify and Forward，AF)和解码并转发(Decode and Forward，DF)混合中继协作传输，用于增强3GPPLTE-D2D框架。首先，可以通过探索临近SNR增益和/或多路分集增益，在短延迟(无需等待解码原始分组)的情况下，使用单个AF中继或多个AF中继来主要提高SNR。其次，可以使用DF中继来启用来自多个中继设备的协作空间分集。可以应用于要求高可靠性和严格分组传送准时性的关键服务。
与其他的一样，本发明实施例提供下述优势：通过设备协作显著扩展可靠的、低延迟D2D通信的覆盖范围，即临近信噪比(Signal-to-Noise，SNR)增益和空间分集增益；频谱效率和D2D覆盖范围(低延迟、可靠)之间的权衡的很好的灵活性；与蜂窝网络协助合作具有很好的灵活性，可以更好地进行D2D中继选择和资源分配；每个节点的双连接具有很好的灵活性，以提供更可靠的控制信道设计。
更具体地，根据第一方面，本发明涉及一种基站，所述基站用于使用蜂窝通信信道与蜂窝通信网络中的多个通信设备进行蜂窝通信，其中所述多个通信设备包括发射器通信设备、多个中继通信设备和至少一个接收器通信设备，并且所述多个通信设备用于使用D2D通信信道彼此进行D2D通信，所述基站包括：通信接口，用于从所述发射器通信设备接收请求，以从所述发射器通信设备向所述至少一个接收器通信设备发送通信消息；以及处理器，用于选择所述多个中继通信设备的子集，以将所述通信消息中继转发到所述至少一个接收器通信设备，并且用于将中继通信设备的所述子集配置为使用多种中继模式中的一种中继转发所述通信消息，所述多种中继模式包括第一中继模式和第二中继模式，其中所述第一中继模式是“放大并转发”中继模式，所述第二中继模式是“解码并转发”中继模式。
因此，提供了在蜂窝和D2D通信网络环境中的改善的基站，所述基站用于使用一个或多个中继通信设备，这提供了低延迟和高可靠性。
根据上述第一方面，在所述基站的第一种可能的实现形式中，其中所述处理器还用于估计所述发射器通信设备和所述接收器通信设备之间的D2D通信信道的质量度量，尤其是信噪比或分组接收概率，并且用于在估计的质量度量大于质量度量阈值的情况下，指示所述发射器通信设备不使用所述中继通信设备将所述通信消息发送到所述接收器通信设备。
根据上述第一方面或第一方面的第一种可能的实现形式，在所述基站的第二可能实现形式中，所述处理器用于基于与每个中继通信设备关联的相应质量度量，尤其是基于信噪比，选择所述中继通信设备的所述子集，其中所述相应质量度量为基于所述发射器通信设备和所述各个中继通信设备之间的D2D通信信道的质量，和基于所述相应的中继通信设备和所述接收器通信设备之间的D2D通信信道的质量。
根据第一方面的第二种可能的实现形式，在所述基站的第三种可能实现形式中，所述处理器用于通过选择关联的信噪比导致基于波利扬斯基(Polyanskiy)界限或其变体的块错误率估计小于块错误率阈值的所述中继通信设备来选择所述中继通信设备的子集。
根据上述第一方面或第一方面的第一到第三种可能的实现形式中的任一项，在所述基站的第四种可能实现形式中，所述处理器用于，基于关于每个中继通信设备的位置和/或速度的信息，通过为每个所述中继通信设备预测所述发射器通信设备和所述中继通信设备之间的所述D2D通信信道的第一信道质量和所述中继通信设备和所述接收器通信设备之间的所述D2D通信信道的第二信道质量，来选择所述中继通信设备的子集。
根据第一方面的第四种可能的实现形式，在所述基站的第五种可能实现形式中，所述处理器实现为卡尔曼(Kalman)滤波器，并且其中所述Kalman滤波器用于，基于设备位置、速度移动性模型和/或路径损耗模型，为每个中继通信设备预测所述第一信道质量和所述第二信道质量。
根据上述第一方面或第一方面的第一种到第五种可能的实现形式中的任一项，在所述基站的第六种可能实现形式中，所述处理器用于通过所述通信接口传输第一控制消息，以通知所述中继通信设备的所述子集使用所述第一中继模式中继转发所述通信消息，以配置所述中继通信设备的子集。
根据第一方面的第六种可能的实现形式，在所述基站的第七种可能的实现形式中，所述第一控制消息还包括用于识别传输所述通信消息的一个或多个通信资源块的信息。
根据第一方面的第六种或第七种可能的实现形式，在所述基站的第八种可能的实现形式中，在传输所述第一控制消息后，响应于接收所述接收器通信设备不能解码所述通信消息的信息，所述处理器将所述中继通信设备的子集重新配置为通过所述通信接口传输第二控制消息，以通知所述中继通信设备的所述子集使用所述第二中继模式将所述通信消息中继转发到所述接收器通信设备。
根据上述第一方面或第一方面的第一种到第八种可能的实现形式中的任一项，在所述基站的第九种可能的实现形式中，所述基站用于使用所述蜂窝通信信道将所述通信消息从所述发射器通信设备中继转发到所述至少一个接收器通信设备，并且其中所述处理器用于将所述基站选择作为所述多个中继通信设备的子集的一部分，以将所述通信消息中继转发到所述至少一个接收器通信设备。
根据上述第一方面或第一方面的第一种到第九种可能的实现形式中的任一项，在所述基站的第十种可能的实现形式中，所述处理器还用于将所述基站的一个或多个相邻基站选择作为所述多个中继通信设备的所述子集的一部分，以将所述通信消息中继转发到所述至少一个接收器通信设备，并且所述处理器用于通知所述选择的一个或多个相邻基站将所述通信消息中继转发到所述至少一个接收器通信设备。
根据第二方面，本发明涉及一种发射器通信设备，所述发射器通信设备用于使用蜂窝通信信道与蜂窝通信网络中的基站进行蜂窝通信以及使用D2D通信信道与多个通信设备进行D2D通信，所述多个通信设备包括多个中继通信设备和至少一个接收器通信设备，所述发射器通信设备包括：通信接口；以及处理器，用于基于所述接收器通信设备的蜂窝通信状态选择第一通信消息传输模式或第二通信传输模式；其中在所述第一通信消息传输模式中，所述处理器用于通过所述通信接口向所述基站传输请求，以从所述发射器通信设备向所述接收器通信设备发送通信消息；以及其中在所述第二通信消息传输模式中，所述处理器用于选择所述多个中继通信设备的子集，以将所述通信消息中继转发到所述接收器通信设备，并且用于将所述中继通信设备的子集配置为使用多种中继模式中的一种中继转发所述通信消息，所述多种中继模式包括第一中继模式和第二中继模式，其中所述第一中继模式是“放大并转发”中继模式，所述第二中继模式是“解码并转发”中继模式，其中所述通信接口用于通过所述中继通信设备的子集向所述一个或多个接收器通信设备传输所述通信消息。
因此，提供了在蜂窝和D2D通信网络环境中的改善的发射器通信设备，所述发射器通信设备用于使用一个或多个中继通信设备，这提供了低延迟和高可靠性。
根据上述第二方面，在发射器通信设备的第一种可能的实现形式中，所述至少一个接收器通信设备(103-1、103-2)的所述蜂窝通信状态包括“RRC闲置”状态、“RRC连接”状态和“位于覆盖范围外”状态。
根据上述第二方面或第二方面的第一种可能的实现形式，在发射器通信设备的第二种可能的实现形式中，所述至少一个接收器通信设备包括处于第一蜂窝通信状态，具体地处于“RRC连接”状态的第一接收器通信设备，以及处于第二蜂窝通信状态，具体地处于“RRC闲置””状态或“位于覆盖范围外”状态的第二接收器通信设备，并且其中所述处理器用于选择所述第一通信消息传输模式，以向所述第一接收器通信设备传输所述通信消息，和用于选择第二通信传输模式，以向所述第二接收器通信设备传输所述通信消息。
根据第三方面，本发明涉及一种方法，所述方法用于操作基站使用蜂窝通信信道与蜂窝通信网络中的多个通信设备进行蜂窝通信，其中所述多个通信设备包括发射器通信设备、多个中继通信设备和至少一个接收器通信设备，并且所述多个通信设备用于使用D2D通信信道彼此之间进行D2D通信，其中所述方法包括：从所述发射器通信设备接收请求，以从所述发射器通信设备向所述至少一个接收器通信设备发送通信消息；选择所述多个中继通信设备的子集，以将所述通信消息中继转发到所述至少一个接收器通信设备；以及将所述中继通信设备的所述子集配置为使用多种中继模式中的一种中继转发所述通信消息，所述多种中继模式包括第一中继模式和第二中继模式，其中所述第一中继模式是“放大并转发”中继模式，所述第二中继模式是“解码并转发”中继模式。
根据本发明第三方面的方法的其他特征直接源于根据本发明第一方面的基站的功能及其不同的实现形式。
根据第四方面，本发明涉及一种计算机程序，所述计算机程序包括当在计算机上执行时，用于执行第三方面的方法的程序代码。
本发明可以在硬件和/或软件中实现。
附图说明
本发明进一步的实施例将参照下述附图进行描述，其中：
图1示出了根据一实施例的包括基站、发射器通信设备、多个中继通信设备和多个接收器通信设备的蜂窝和D2D通信网络的示意图；
图2示出了根据一实施例的包括发射器通信设备、分类到三个不同分组的多个中继通信设备和接收器通信设备的蜂窝和D2D通信网络的示意图；
图3示出了根据一实施例的第一通信情景中包括基站、发射器通信设备、多个中继通信设备和多个接收器通信设备的蜂窝和D2D通信网络的示意图；
图4示出了根据一实施例的第二通信情景中包括基站、发射器通信设备、多个中继通信设备和多个接收器通信设备的蜂窝和D2D通信网络；
图5示出了展示根据一实施例的由蜂窝和D2D通信网络提供的双连接的示意图；
图6示出了展示根据一实施例的在蜂窝通信网络全覆盖通信场景下、第一传输阶段期间用于交换控制和数据消息的程序的图；
图7示出了展示根据一实施例的在蜂窝通信网络全覆盖通信场景下、第二传输阶段期间用于交换控制和数据消息的程序的图；
图8示出了根据一实施例的基站，发射器通信设备，中继通信设备或接收器通信设备使用的不同控制消息的相应配置的示意图；
图9示出了展示根据一实施例的在发射器通信设备中实现的程序的流程图；
图10示出了展示根据包括相邻基站作为中继通信设备的实施例的在基站中实现的程序的图；
图11示出了展示根据一实施例的操作基站的方法的示意图；
图12示出了展示根据一实施例的中继通信设备的五种不同中继模式的图；
图13示出了展示根据一实施例的包括发射器通信设备、中继通信设备和接收器通信设备的通信网络的示意图；
图14A和14B示出了由本发明实施例实现的对于不同消息大小的最大频谱效率与信噪比(SNR)的图；
图15示出了根据一实施例的在中继通信设备中实现的时间均衡方法的示意图；
图16示出了本发明实施例中实现的接收器通信设备和发射器通信设备视距内的用于模拟波束成形的最佳中继通信设备的选择的示意图；
图17示出了根据一实施例的基于基站和/或发射器通信设备实现的卡尔曼滤波器的信道质量信息(CQI)矩阵估计的示意图；以及
图18示出了根据一实施例的中继通信设备到接收器通信设备的可能分配的示意图。
在各个图中，相同的附图标记将用于相同或至少功能上等同的特征。
具体实施方式
在以下描述中，将参考形成本公开一部分的附图，并且在所述附图中通过图示的方式示出了可以实现本发明的特定方面。应理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以使用其他方面并且可以进行结构或逻辑上的改变。因此，以下详细描述不应被视为具有限制意义，因为本发明的范围由所附权利要求限定。
例如，应理解，与描述的方法关联的公开也可以适用于执行所述方法的相应的设备或系统，反之亦然。例如，如果描述了特定的方法步骤，那么相应的设备可以包括执行所述描述的方法步骤的单元，即使这样的单元没有显式地在附图中描述或阐明。
此外，在以下详细描述以及权利要求中描述了具有彼此连接或交换信号的不同功能块或处理单元的实施例。应理解，本发明也涵盖包括设置在下文中描述的实施例的功能块或处理单元之间的附加功能块或处理单元的实施例。
最后，应理解，除非另有特别说明，本文中描述的各种示例性方面的特征可以彼此组合。
空间分集是用于同时实现高可靠性和低延迟的吸引人的物理使能者。协作中继传输是通过探索相邻节点协作实现空间分集的一种方法，例如分布式虚拟多输入多输出(Multiple-Input and Multiple-Output，MIMO)。本发明实施例关注探索多节点空间分集的协作传输。协作多连接传输具有以下优势：通过设备协作显著扩展可靠的、低延迟D2D通信的覆盖范围，即，临近信噪比(SNR)增益和空间分集增益；以及频谱效率和PC5覆盖范围(低延迟和可靠)之间的权衡的很好的灵活性。
本发明实施例可以在图1中示出的蜂窝和D2D通信网络中实现，所述通信网络包括发射器通信设备101，多个中继通信设备(被共同用参考标记102表示，并且分别用参考标记102-1、102-2等表示)，多个接收器通信设备103-1、103-2和基站104。在图1中示出的示例性D2D通信网络100中，多个通信设备被实现为车辆，尤其是具有蜂窝和D2D通信单元的小汽车。
从图1所示的详细视图可以看出，基站104包括通信接口104a和处理器104b。
基站104的通信接口104a从发射器通信设备101接收请求，以从发射器通信设备101向至少一接收器通信设备103-1、103-2发送通信消息。
基站104的处理器104b用于选择多个中继通信设备102的子集，以将通信消息中继转发到至少一个接收器通信设备103-1、103-2，并且基站104的处理器104b用于将中继通信设备102的子集配置为使用多种中继模式中的一种中继转发所述通信消息，所述多种中继模式包括第一中继模式和第二中继模式，其中第一中继模式是“放大并转发”中继模式，第二中继模式是“解码并转发”中继模式，在下文中将会更详细的描述。
在下文中，以AF中继模式操作的中继通信设备102将也被称为AF中继，以DF中继模式操作的中继通信设备102将也被称为DF中继。
已知接收器通信设备103的数量可以是一个或多个接收器通信设备103，即单播或多播传输。通常，单播或多播目的地MAC地址是，例如从节点交换的应用层信息，提前已知的。
在一实施例中，当发射器通信设备101和中继通信设备102之间的接收信噪比(SNR)高时，AF中继有效；期望的信号的放大可用于克服从中继通信设备102到接收器通信设备103的大路径损耗和噪声。另一方面，DF中继解码和重新编码接收信号，然后将其转发到传输。DF中继不会造成噪声放大。
本发明实施例提供启用AF和DF混合中继协作传输的信令和算法，用于增强3GPPLTE-D2D框架。信号和多个AF中继主要用于通过探索临近SNR增益和/或多路分集增益从低延迟(无需等待解码原始分组)方面改善SNR。应理解，由于接收器通信设备103处的来自多个AF中继(小规模衰减)的接收信号的破坏性叠加或建设性叠加的不确定性，来自多个AF中继的关于SNR的增益不能以封闭式公式计算。然而，大规模衰减时，存在明显的SNR增益。DF中继也可以用于启用协作来自多个中继设备的空间分集。
从图1中示出的详细视图可以看出，发射器通信设备101包括通信接口101a，所述通信接口101a用于与基站104的蜂窝通信，以及用于与中继通信设备102和至少一个接收器通信设备103-1、103-2的D2D通信。
此外，发射器通信设备101包括处理器101b，所述处理器101b用于基于接收器通信设备103-1、103-2的蜂窝通信状态选择第一通信消息传输模式和/或第二通信传输模式。
在第一通信消息传输模式中，处理器101b用于通过通信接口101a将请求传输到基站104，以从发射器通信设备101向接收器通信设备103-1、103-2发送通信消息。
在第二通信消息传输模式中，处理器101b用于选择多个中继通信设备102的子集，以用于将通信消息中继转发到接收器通信设备103-1、103-2，并且处理器101b用于将中继通信设备102的子集配置为使用多种中继模式中的一种中继转发所述通信消息，所述多种中继模式包括第一中继模式和第二中继模式，其中第一中继模式是“放大并转发”中继模式，第二中继模式是“解码并转发”中继模式，其中通信接口101a用于通过中继通信设备102的子集将通信消息传输到一个或多个接收器通信设备103-1、103-2。
在一实施例中，接收器通信设备103-1、103-2的蜂窝通信状态可以是“RRC闲置”状态、“RRC连接”状态和“位于覆盖范围外”状态。
在下文中将描述基站104和发射器通信设备101的其他实施例。
图3和图4示出了根据一实施例的第一和第二通信场景的蜂窝和D2D通信网络100的示意图，蜂窝和D2D通信网络100包括用于协作多连接的发射器通信设备101，多个中继通信设备102，多个接收器通信设备103-1、103-2和基站。在图3示出的第一场景中，发射器通信设备101、多个中继通信设备102和多个接收器通信设备103全部位于由基站104提供的蜂窝网络的覆盖范围内，而在图4中多个接收器通信设备103的子集位于蜂窝网络的覆盖范围外。
在蜂窝网络的部分覆盖下的通信网络100内，位于小区边缘的发射器通信设备101可以通知接收器通信设备103关于蜂窝组织传输的中继配置。此外，中继通信设备102也可以位于蜂窝网络覆盖范围外，所以发射器通信设备101应通知位于覆盖范围外的中继通信设备102加入协作传输。
图5示出了展示根据一实施例的由蜂窝和D2D通信网络提供的双连接的示意图。在一实施例中，蜂窝通信信道可以由蜂窝Uu接口提供，D2D通信信道可以由PC5接口提供。
如图5所示，通信设备可以经由蜂窝Uu和D2D PC5接口通过利用双连接执行协作传输。V2V控制可以在D2D资源池(控制信道)和蜂窝控制资源池(上行链路和下行链路)上发生。尤其地，发射器通信设备101可以通过Uu接口的上行链路控制资源请求来自基站104的资源分配和中继配置。基站104分配资源并经由Uu接口的下行链路控制资源将配置中继转发给通信设备。在从网络接收到许可之后，通信设备执行基于PC5的通信，包括控制信道(Control Channel，CC)池中的控制消息交换以及数据信道(Data Channel，DC)池中的数据传输。
图6示出了在全覆盖通信场景(即发射器通信设备101、多个中继通信设备102和接收器通信设备103全部位于由基站104提供的蜂窝通信网络的覆盖区域内的场景)下、第一传输阶段期间用于交换控制和数据消息的程序的图。所述程序包括以下步骤。
发射器通信设备101向基站104发送用于中继配置的请求消息。
基站104判定数据信道(DC)是否需要中继传输(步骤601)。
如果需要中继，基站104评估是否存在可用的中继通信设备102(步骤603)。
如果中继通信设备102可用，基站104执行集中式中继通信设备102的选择和中继模式的选择(步骤605)。
基站104执行用于控制信道(CC)和数据信道(DC)的集中式资源的选择(步骤607)。
基站104向发射器通信设备101发送响应消息，向中继通信设备102发送分配消息，并向接收器通信设备103发送通知消息。
发射器通信设备101向中继通信设备102和接收器通信设备103发送第一CC消息。
发射器通信设备101向中继通信设备102发送第一DC消息，并且中继通信设备102向接收器通信设备103的子集发送AF中继的第一DC消息。第一DC消息可以被高速缓存在中继通信设备102中(参见步骤609)。
(一个或多个)接收器通信设备103向基站104发送关于AF中继的第一组ACK/NACK消息。
图7示出了在全覆盖通信场景(即发射器通信设备101、多个中继通信设备102和接收器通信设备103全部位于由基站104提供的蜂窝通信网络的覆盖区域内的场景)下、第二传输阶段期间用于交换控制和数据消息的程序的图。所述程序包括以下步骤.
基站104判定是否需要第二中继传输(步骤701)。
如果需要第二中继传输，基站104评估是否存在可用的中继通信设备102(步骤703)。
如果中继通信设备102可用，基站104执行集中式中继通信设备102的重选和中继模式的重选(步骤705)。
基站104执行用于控制信道(CC)和数据信道(DC)的集中式资源的重选(步骤707)。
基站104向发射器通信设备101发送响应消息，向中继通信设备102发送分配消息，并向接收器通信设备103发送通知消息。
发射器通信设备101向中继通信设备102和接收器通信设备103发送第二CC消息。
中继通信设备102向接收器通信设备103的子集发送DF中继的第一DC消息。
接收器通信设备103向基站104发送关于DF中继的第二组ACK/NACK消息。
图8示出了根据一实施例的由基站104、发射器通信设备101、中继通信设备102或接收器通信设备103使用的不同控制消息的相应配置的示意图。更具体地，图8示出了在图6和图7上下文中描述的第一和第二传输阶段期间通信设备间交换的信息。交换消息包括发射器请求消息(Tx请求消息)、发射器响应消息(Tx响应消息)、中继分配消息(中继分配消息)和接收器通知消息(RX通知消息)。
Tx请求消息包括发往基站104的中继配置的请求，所述请求可以例如通过使用PUCCH格式2在例如蜂窝上行链路控制信道的蜂窝通信信道上传输。Tx响应消息可以使用扩展DCI格式5在蜂窝PDCCH上传输。中继分配消息和接收器通知消息“RX通知消息”可以使用扩展DCI格式5在蜂窝PDCCH上传输。
图9示出了展示根据一实施例的在发射器通信设备101中实现的程序的流程图，所述程序用于配置多个通信设备，用于蜂窝网络部分覆盖的通信场景下的协作中继传输，即其中发射器通信设备101、多个中继通信设备102和多个接收器通信设备103的子集位于由基站104提供的蜂窝网络的覆盖范围内，但多个接收器通信设备103的子集位于由基站104提供的蜂窝网络的覆盖范围外。
在蜂窝网络部分覆盖的情况下，发射器通信设备101可以配置没有位于蜂窝网络覆盖范围内的多个接收器通信设备103的子集。在协作传输前，发射器通信设备101可以被通知蜂窝通信状态(尤其是接收器通信设备103的Uu RRC(Radio Resource Control，无线资源控制)状态)、或通过自身可以估计接收器通信设备103的这些状态。发射器通信设备101请求基站104(在图9中称为eNB)配置处于“RRC连接”状态的多个接收器通信设备103的子集，用于协作传输。另一方面，发射器通信设备101判定并配置处于“RRC-闲置”状态的多个接收器通信设备103的子集，用于协作传输。发射器通信设备101也可以通知和配置位于蜂窝网络覆盖范围外的中继通信设备102。图9中示出的过程900包括以下步骤。
发射器通信设备101通过PC5接口与相邻接收器通信设备103交换Uu RRC状态(步骤901)。
在多播/单播传输之前，发射器通信设备101识别Uu RRC状态，即它的接收器通信设备103的蜂窝通信状态(“RRC闲置”、“RRC连接”或“位于覆盖范围外”)(步骤903)。
发射器通信设备101请求基站/eNB 104为处于“RRC连接”状态的低SNR接收器通信设备103配置协作传输(步骤905)，即选择第一通信消息传输模式或在第一通信消息传输模式下操作。
发射器通信设备101以自组织方式为处于“RRC闲置”或“位于覆盖范围外”状态的低SNR接收器通信设备103配置协作传输(步骤907)，即选择第二通信消息传输模式或在第一通信消息传输模式下操作。
图10示出了展示根据包括相邻基站作为中继通信设备的实施例的在基站中实现的程序的图。以这种方式，基站104也可以加入协作多连接传输以促进其更大的天线增益。根据来自发射器通信设备101的请求，一个或多个基站可以被激活以执行多连接传输。图10中示出的程序包括以下步骤。
发射器通信设备101通过Uu接口请求来自基站104的协作传输配置(即，发送通信消息)。
基站104检查是否需要中继设备并选择中继配置(步骤1001)。
在选择最佳中继配置时，基站104可以决定通过充当中继通信设备加入协作传输(步骤1003)。基站104还可以通过X2接口通知其他相邻基站一起加入协作传输。
基站104通知发射器通信设备101关于中继配置，即关于哪个(一个或多个)基站将会充当中继通信设备。
发射器通信设备101通过Uu接口向基站104发送控制和数据消息。
该(一个或多个)基站解码并转发，即将数据消息中继转发到接收器通信设备103。由发射器通信设备101提供的相应的第一控制消息可以被高速缓存在该(一个或多个)基站中(步骤1005)。
基站104从故障接收器通信设备103接收一组(一个或多个)NACK消息。
图11示出了展示根据一实施例的操作基站的方法的示意图。方法1100包括步骤：从发射器通信设备101接收1101请求，以从发射器通信设备101向至少一个接收器通信设备103-1、103-2发送通信消息；选择1103多个中继通信设备102的子集，以将通信消息中继转发到至少一个接收器通信设备103-1、103-2；以及将中继通信设备102的子集配置1105为使用多种中继模式中的一种中继转发通信消息，所述多种中继模式包括第一中继模式和第二中继模式，其中第一中继模式是“放大并转发”中继模式，第二中继模式是“解码并转发”中继模式。
图12示出了根据本发明实施例的五种不同类型的中继配置。基站104或发射器通信设备101可以配置五种中继模式，以在通信网络100中同时实现高可靠性和低延迟。
模式0(不进行中继)：源和目的地之间的预测SNR足够高，因此不需要中继设备。
模式1(放大并转发)：AF中继简单地放大源信号并重传。一个缺点是，噪声也会在此期间被放大。因此，可以在中继非常接近源时应用此模式，以使噪声放大较少。
模式2(估计并转发)：此模式适用于对可靠性和延迟都感兴趣时进行低延迟转发。为了改善AF中继的SNR，可以使用时间均衡方法，其中进行快速时域均衡过程，其中频率响应的逆被变换到时域。一旦获得逆时域频率响应，在此模式中操作的中继102可以使用逆信道滤波器对基带数据信号进行卷积，在转发前“消减”信号。
模式3(解码和转发)：DF中继解码源传输、重新编码和重传。有利地，噪声方法不再是个问题。因此，可以在可靠性比延迟更重要时使用此模式。存在2个用于DF中继模式的选项：使用或不使用STBC(空时分组编码，Spatial Time Block Coding)，将在下文中更详细地描述。
模式4(模拟波束成形)：可以在源位于中继通信设备102的视距内或中继通信设备102位于目的地的视距内时使用此模式。基站104或发射器通信设备101可以选择其视距位于发射器通信设备101或接收器通信设备103内的中继通信设备102，以增强信号。第二跳中的模拟波束成形是可选的(例如在多播中)。模式4可以与模式1、2、3结合。
在CC(控制信道)消息的“中继模式”字段中指示不同的中继配置，如正在上文中图8的上下文中所述。
图13示出了通信网络100的中继设置的示意图，其中通信消息需要从源(即发射器通信设备101)传送到目的地(即接收器通信设备103)，所述传送直接通过信道Wo或通过使用表示为Wi 1和Wi 2的双跳信道中继通信设备102-i。
可以证明，通过中继通信设备102-i的平均SNR可以基于以下等式来估计：
其中R1和R2分别是第一跳和第二跳的自协方差矩阵，Nd是数据符号的数量，a是放大因子，σ2 z1和σ2 z2分别是第一跳和第二条的噪声功率。
通过每个候选中继通信设备102到每个接收器通信设备103的SNR可以被分组到如下的SNR的向量，
在单播的情况下，该向量的元素是表示从发射器通信设备101到接收器通信设备103的SNR的标量。在多播的情况下，该向量的元素是所有接收器通信设备103上的平均SNR。
激活更多的中继设备增加接收器通信设备103处的表观SNR。然而，这也会增加对于使用相同时频资源的相邻集群的干扰。因此，可以根据有效SNR值选择某个最大数量的中继通信设备102。
当中继通信设备102被激活时在接收器通信设备103处可实现的SNR可能仍然不足以正确地解码传输消息。无论SNR是否足够，都可以通过Polyanskiy界限来确定。Polyanskiy界限采用比特为单位的消息大小、用于传输的可用符号和SNR，产生传递此消息大小的错误概率。
图14A和14B示出了对于不同消息大小的最大频谱效率与信噪比(SNR)的图。例如，给定消息大小是100比特，使用的调制和编码方案固定为2比特/秒/Hz的频谱效率，并且目标块差错率为10-5。如图14A和14B所示，所需的最小SNR接近14.2dB。此界限假设采用具有高斯符号输入的最佳调制和编码。这样的假设可能通常不现实。因此，在计算的SNR之上添加固定余量是合适的，其考虑了不完美的调制和编码。
如果放大并转发(AF)中继102导致的SNR不足，那么发射器通信设备101可以采取一些可能的增强来提升SNR。下文中描述了在本发明实施例中实现的两种用于增强SNR的方法。
AF中继简单地转发其获得的模拟信号而不使用任何形式的均衡。为了改善SNR，可以在中继通信设备102处引入某些形式的均衡。然而，由于延迟限制，均衡需要“一次性(oneshot)”完成。因此，本发明实施例提供一种时间均衡的方法，其中中继通信设备102从前导码中获得信道的频率响应的估计，然后获得频率响应的逆。逆频率响应被变换到时域。图15中示出了时间均衡方法的操作。
一旦获得了逆时域频率响应，中继通信设备102可以使用逆信道滤波器对于基带数据信号进行卷积。以这种方式，中继通信设备102不需要对数据信号应用FFT并在频域中内插信道的响应；相反地，可以采用快速时域均衡过程。此低延迟中继操作可以帮助在转发信号之前“消减”信号。
在V2V情形下，存在中继通信设备102位于另一个中继通信设备102视距内的高概率。根据一实施例，通信设备的模拟波束成形能力可用于将波束聚集在预期的接收器通信设备103(模式4中继)上。这在单播传输的情况下特别有用(尤其是使用单个中继通信设备102的情况下)。因此，基站104或发射器通信设备101将选择其视距位于接收器通信设备102和发射器通信设备101内的中继通信设备102。第二跳中的模拟波束成形是可选的(例如在单播中)。图16示出了基站104或发射器通信设备101可以如何在多个中继通信设备102-1到102-7中选取最佳中继通信设备102-7的示例。
如果第一传输失败，目的地(单播)或多个目的地(多播)可以发回NACK消息，指示它未能解码消息。源(即，基站104或传输设备101)现在可以触发相对于第一传输具有更高解码几率的第二传输。换句话说，基站104或发射器通信设备101可以寻求相对于第一传输使得SNR增加的传输策略。在此情况下，源可以将至少两个中继通信设备102配置为使用Alamouti编码执行解码和转发(模式3中继)传输。此中继在第一传输和第二传输之间具有相对较长的时间。该时间可以由信道编码模块用来执行若干信道解码迭代。作为开环分集方案，Alamouti编码，由于在基站104或发射器通信设备101处不需要信道知识，适用于此场景。理想情况下，对于不相关天线，Alamouti相对于单一天线传输增加了3dB的SNR。
中继选择是无线通信中被充分研究的领域。然而，根据一实施例，存在ad-hoc网络，其中节点交换CAM消息，所述CAM消息包括节点的位置坐标、速度和加速度。此消息以广播的方式周期性地进行交换。这些消息可以在802.11p类协议中交换。某些CAM消息分组错误对于以下系统的运转是可以接受的。根据一实施例，CAM消息用于跨层协议，所述跨层协议使用邻居的位置和速度以预测用于转发关键消息的最佳可能中继节点。
如已经在图2中示出的，紧邻发射器通信设备101、用于给定接收器通信设备103的中继通信设备102可以被分为3个类别：分组A，包括参与第一传输的中继通信设备102-3和102-4；分组B，包括与分组A一起参与重传的中继通信设备102-2和102-5；以及分组C，包括中继通信设备102-1和102-6，中继通信设备102-1和102-6不参与当前传输，但由于它们地理临近，可以是未来消息的潜在中继。
基站104或发射器通信设备101需要预测图2中示出的信道hx中的每个的路径损耗。术语“信道”用于反映主要由于路径损耗产生的大规模衰落，且不应与信道估计的小规模衰落混淆。目标是基站104或发射器通信设备101将预测接下来Tp秒的CQI矩阵C。to时刻的该矩阵可以表示为：
其中N是TX附近的节点总数，是在未来时刻tx车辆i和j之间的预测的路径损耗。
使用矩阵C，基站104或发射器通信设备101具有足够的信息用于判定当在未来特定时刻要传输关键消息时，哪个中继通信设备102被选择用于中继转发。路径损耗或CQI的预测可以在基站或发射器通信设备101中实现，如图17所示。第一步骤为，基站104或发射器通信设备101需要预测未来所有车辆的位置。这些位置可以使用以下类型的信息估计：
单跳链路：发射器通信设备101是这些链路的一部分。对于这些链路，发射器通信设备101可以使用从传输车辆接收的功率以及关于位置、速度和加速度的信息。此信息是Kalman滤波器的输入，Kalman滤波器预测未来某时间窗口的单跳车辆的位置。假定传输功率是固定的，即23dBm。
双跳链路：发射器通信设备101不是这些链路的一部分。在此情况下，基站104或发射器通信设备101仅使用CAM消息信息作为Kalman滤波器的输入。
具有共享轨迹交换的车辆：由于其中一个用例是车道合并，基站104或发射器通信设备101可以利用先前已由其他车辆共享的预测轨迹。
第二步骤为，基站104或发射器通信设备101可以使用路径损耗和移动性模型，其通常为网络100的地理位置的特性。例如，预期城市环境中的路径损耗指数大于农村环境中。附加地，该模型可以考虑所有周围节点的移动性。由于信道的时间选择性，具有较大相对速度的节点应具有较低的有效SNR。此外，可以使用周围环境的地图。例如，在交叉路，两个车辆之间的距离近。然而，由于中间存在建筑物，路径损耗变得比视距的大。因此，地图可以帮助改善期望的路径损耗指数和模型。
最后，可以构建3D CQI矩阵，所述3D CQI矩阵反映接下来Tp秒的发射器通信设备101附近的所有车辆间的未来信道质量。注意，预测的时间分辨率可以取决于CAM消息的周期性以及可能地取决于轨迹交换。
为了最小化信令开销，基站104或发射器通信设备101可以“猜测”哪个中继通信设备102成功地解码了第一消息并将这些中继通信设备102配置为执行联合第二传输。配置程序可以基于上文中已解释了的所谓的Polyanskiy界限。对于每次中继，中继通信设备102-i未能解码第一消息并且未能传送第二消息的概率可以由以下等式计算：
其中Q(·)是Q-函数，和分别表示第一跳和第二跳的SNR，n是块长度大小，k是信息消息大小，C(·)和V(·)是香农容量和信道色散，他们被定义为，
特殊的情况为，源可以估计它自身的直接链路块错误概率，所述直接链路块错误概率可以定义为，
最后，中继选择过程可以在数学上表示为，
其中i∈{0，1，2，...，N}
其中α是强调解码第一传输的重要性的指数，N是参与第一传输的中继通信设备102的总数。
如前所述，Alamouti技术是需要发射天线之间的最小交互的一种开环预编码技术。根据本发明实施例，Alamouti技术使用恰好两个天线，其中每个中继车辆对应一个天线。在不探究Alamouti预编码的数学细节的情况下，在预编码程序中，每个天线执行特定的“角色”。每个天线被分配为角色A或角色B。基站104或发射器通信设备101可以根据上文中解释的标准选取两个中继设备并给每个中继通信设备102分配角色(A或B)。
在单播中，操作是直接的。基站104或发射器通信设备101将最佳的两个中继通信设备102配置给单个接收器通信设备103并给它们中的每个分配一角色(A或B)。然而，在多播中，情况是不同的。中继通信设备102对被分配给每个接收器通信设备103。尽管为所有的接收器通信设备103使用中继通信设备102对易于管理，但如果接收器通信设备103分布为彼此距离较远，对于所有接收器通信设备103可实现的SNR不都是足够的。因此，可以为每个接收器通信设备103分配多个中继通信设备102对。
图18示出了中继通信设备102和接收器通信设备103的可能设置。在此情况下，基站104或发射器通信设备101将r1配置为用于接收器通信设备103-1和103-2(即c1和c2)角色A，而r3被配置为用于接收器通信设备103-3和103-4(即，c3和c4)的r3。中继通信设备r2是联合节点，其充当用于接收器通信设备103-1、103-2和103-3(即，c1、c2和c3)的天线“B”的角色。接收器通信设备103-4(即c4)可以距离r2远；因此，其可以仅从r3接受信号，仍然足够解码消息。
关于信令，基站104或发射器通信设备101可以向每个接收器通信设备103发送定义每个中继通信设备102的天线角色的矩阵。中继通信设备102都不应同时具有两个角色。如图18示出的示例，矩阵可以构造为，
其中列表示中继设备的身份(identification，ID)，行表示接收器ID。
虽然可能仅关于若干实现或实施例描述了本公开的特定特征或方面，但这样的特征或方面可以与对于任何给定或特定应用期望的或有利的其他实现或实施例的一个或多个其他特征或方面结合。此外，在具体实施方式或权利要求中使用的术语“包含”、“有”、“具有”或它们的其他变体，这些术语旨在以类似于术语“包括”的方式进行包括。此外，术语“示例性”、“例如”、“比如”仅意在作为示例，而不是表示最好或最佳。可以使用术语“耦合”和“连接”以及它们的衍生物。应理解，这些属于可以用于表示两个元件彼此协作或交互，不管它们是直接物理接触或电接触，或者它们并不直接彼此接触。
尽管本文已说明和描述了特定方面，但应理解，在不脱离本公开范围的情况下，可替代示出和描述的特定方面的各种替代和/或等效实施方案。此申请旨在涵盖本文中讨论的具体方面的任何改变或变化。
尽管以下权利要求中的要素以具有相应标记的特定顺序叙述，但除非权利要求书中暗示了用于实现这些元件中的一些或全部的特定序列，否则这些要素不一定旨在限于以该特定序列实现。
根据上述教导，许多替换、修改和变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。当然，本领域技术人员容易认识到，除了本文所述之外，本发明还有许多应用。虽然已经参照一个或多个特定实施例描述了本发明，本领域技术人员认识到可以在不脱离本发明范围的情况下进行许多改变。因此，应理解，在所附权利要求及其等同物的范围内，本发明可以以不同于本文具体描述的方式实施。

Claims (16)

1.一种基站(104)，所述基站(104)用于使用蜂窝通信信道与蜂窝通信网络(100)中的多个通信设备进行蜂窝通信，其中所述多个通信设备包括发射器通信设备(101)、多个中继通信设备(102)和至少一个接收器通信设备(103-1、103-2)，并且所述多个通信设备用于使用D2D通信信道彼此进行D2D通信，所述基站(104)包括：
通信接口(104a)，用于从所述发射器通信设备(101)接收请求，以从所述发射器通信设备(101)向所述至少一个接收器通信设备(103-1、103-2)发送通信消息；以及
处理器(104b)，用于选择所述多个中继通信设备(102)的子集，以将所述通信消息中继转发到所述至少一个接收器通信设备(103-1、103-2)，并且用于将中继通信设备(102)的所述子集配置为使用多种中继模式中的一种中继转发所述通信消息，所述多种中继模式包括第一中继模式和第二中继模式，其中所述第一中继模式是“放大并转发”中继模式，所述第二中继模式是“解码并转发”中继模式。
2.根据权利要求1所述的基站(104)，其中所述处理器(104b)还用于估计所述发射器通信设备(101)和所述接收器通信设备(103-1、103-2)之间的D2D通信信道的质量度量，尤其是信噪比或分组接收概率，并且用于在估计的质量度量大于质量度量阈值的情况下，指示所述发射器通信设备(101)不使用所述中继通信设备(102)将所述通信消息发送到所述接收器通信设备(103-1、103-2)。
3.根据权利要求1或2所述的基站(104)，其中所述处理器(104b)用于基于与每个中继通信设备(102)关联的相应质量度量，尤其是信噪比，选择所述中继通信设备(102)的子集，其中所述相应质量度量为基于所述发射器通信设备(101)和所述各个中继通信设备(102)之间的D2D通信信道的质量，和基于所述相应的中继通信设备(102)和所述接收器通信设备(103-1、103-2)之间的D2D通信信道的质量。
4.根据权利要求3所述的基站(104)，其中所述处理器(104b)用于通过选择关联的信噪比导致基于波利扬斯基Polyanskiy界限或其变体的块错误率估计小于块错误率阈值的所述中继通信设备(102)来选择所述中继通信设备(102)的子集。
5.根据前述权利要求的中任一项所述否认基站(104)，其中所述处理器(104b)用于，基于关于每个中继通信设备(102)的位置和/或速度的信息，通过为每个所述中继通信设备(102)预测所述发射器通信设备(101)和所述中继通信设备(102)之间的所述D2D通信信道的第一信道质量和所述中继通信设备(102)和所述接收器通信设备(103-1、103-2)之间的所述D2D通信信道的第二信道质量，来选择所述中继通信设备(102)的子集。
6.根据权利要求5所述的基站(104)，其中所述处理器(104b)实现卡尔曼滤波器，并且其中所述卡尔曼滤波器用于，基于设备位置、速度移动性模型和/或路径损耗模型，为每个中继通信设备(102)预测所述第一信道质量和所述第二信道质量。
7.根据前述权利要求任一项所述的基站(104)，其中所述处理器(104b)用于通过所述通信接口(104a)传输第一控制消息，以通知所述中继通信设备(102)的子集使用所述第一中继模式中继转发所述通信消息，以配置所述中继通信设备(102)的子集。
8.根据权利要求7所述的基站(104)，其中所述第一控制消息还包括用于识别传输所述通信消息的一个或多个通信资源块的信息。
9.根据权利要求7或8所述的基站(104)，其中，在传输所述第一控制消息后，响应于接收所述接收器通信设备(103-1、103-2)不能解码所述通信消息的信息，所述处理器(104b)将所述中继通信设备(102)的子集重新配置为通过所述通信接口(104a)传输第二控制消息，以通知所述中继通信设备(102)的子集使用所述第二中继模式将所述通信消息中继转发到所述接收器通信设备(103-1、103-2)。
10.根据前述权利要求任一项所述的基站(104)，其中所述基站(104)用于使用所述蜂窝通信信道将所述通信消息从所述发射器通信设备(101)中继转发到所述至少一个接收器通信设备(103-1、103-2)，并且其中所述处理器(104b)用于将所述基站(104)选择作为所述多个中继通信设备的子集的一部分，以将所述通信消息中继转发到所述至少一个接收器通信设备(103-1、103-2)。
11.根据前述权利要求任一项所述的基站(104)，其中所述处理器(104b)还用于将所述基站(104)的一个或多个相邻基站选择作为所述多个中继通信设备的子集的一部分，以将所述通信消息中继转发到所述至少一个接收器通信设备(103-1、103-2)，并且所述处理器(104b)用于通知所述选择的一个或多个相邻基站将所述通信消息中继转发到所述至少一个接收器通信设备(103-1、103-2)。
12.一种发射器通信设备(101)，所述发射器通信设备(101)用于使用蜂窝通信信道与蜂窝通信网络(100)中的基站(104)进行蜂窝通信以及使用D2D通信信道与多个通信设备进行D2D通信，所述多个通信设备包括多个中继通信设备(102)和至少一个接收器通信设备(103-1、103-2)，所述发射器通信设备(101)包括：
通信接口(101a)；以及
处理器(101b)，用于基于所述接收器通信设备(103-1、103-2)的蜂窝通信状态选择第一通信消息传输模式或第二通信传输模式；
其中在所述第一通信消息传输模式中，所述处理器(101b)用于通过所述通信接口(101a)向所述基站(104)传输请求，以从所述发射器通信设备(101)向所述接收器通信设备(103-1、103-2)发送通信消息；以及
其中在所述第二通信消息传输模式中，所述处理器(101b)用于选择所述多个中继通信设备(102)的子集，以将所述通信消息中继转发到所述接收器通信设备(103-1、103-2)，并且用于将所述中继通信设备(102)的子集配置为使用多种中继模式中的一种中继转发所述通信消息，所述多种中继模式包括第一中继模式和第二中继模式，其中所述第一中继模式是“放大并转发”中继模式，所述第二中继模式是“解码并转发”中继模式，其中所述通信接口(101a)用于通过所述中继通信设备(102)的子集向所述一个或多个接收器通信设备(103-1、103-2)传输所述通信消息。
13.根据权利要求12所述的发射器通信设备(101)，其中所述至少一个接收器通信设备(103-1、103-2)的所述蜂窝通信状态包括“RRC闲置”状态、“RRC连接”状态和“位于覆盖范围外”状态。
14.根据权利要求12或13所述的发射器通信设备(101)，其中所述至少一个接收器通信设备(103-1、103-2)包括处于第一蜂窝通信状态，具体地处于“RRC连接”状态的第一接收器通信设备(103-1)，以及处于第二蜂窝通信状态，具体地处于“RRC闲置””状态或“位于覆盖范围外”状态的第二接收器通信设备(103-2)，并且其中所述处理器(101b)用于选择所述第一通信消息传输模式，以向所述第一接收器通信设备(103-1)传输所述通信消息，和用于选择所述第二通信传输模式，以向所述第二接收器通信设备(103-2)传输所述通信消息。
15.一种方法(1100)，所述方法(1100)用于操作基站(104)使用蜂窝通信信道与蜂窝通信网络(100)中的多个通信设备进行蜂窝通信，其中所述多个通信设备包括发射器通信设备(101)、多个中继通信设备(102)和至少一个接收器通信设备(103-1、103-2)，并且所述多个通信设备用于使用D2D通信信道彼此之间进行D2D通信，其中所述方法(1100)包括：
从所述发射器通信设备(101)接收(1101)请求，以从所述发射器通信设备(101)向所述至少一个接收器通信设备(103-1、103-2)发送通信消息；
选择(1103)所述多个中继通信设备(102)的子集，以将所述通信消息中继转发到所述至少一个接收器通信设备(103-1、103-2)；以及
将所述中继通信设备(102)的子集配置为(1105)使用多种中继模式中的一种中继转发所述通信消息，所述多种中继模式包括第一中继模式和第二中继模式，其中所述第一中继模式是“放大并转发”中继模式，所述第二中继模式是“解码并转发”中继模式。
16.一种计算机程序，所述计算机程序包括当在计算机上执行时，用于执行权利要求15所述的所述方法(1100)的程序代码。
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