CN110049472A - 基于双工d2d通信的蜂窝通信系统及其通信模式选择方法 - Google Patents

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龙立泰
钱恭斌
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Abstract

本发明公开了一种基于双工D2D通信的蜂窝通信系统及其通信模式选择方法，在现有的蜂窝网络基础上，引入双工D2D通信技术，通过检测当前信道条件，并据此选择全双工D2D通信、半双工D2D通信或传统蜂窝通信模式进行无线终端之间的通信，通信模式选择灵活，具有更高的通信自由度，能够提高蜂窝通信系统的吞吐量，从而提高用户拥挤的情况下或针对小区边缘用户的Qos质量，降低短距离P2P通信时延，提高通信可靠性。本发明利用全双工D2D通信技术给短距离通信带来的增益来提高传输速率，也有效地降低了对无线设备的传输功率的要求。本发明支持各种不同的QoS要求，符合未来无线网络发展趋势，是将来大规模物联网的重要基础，也是未来5G通信的重要技术载体。

Description

基于双工D2D通信的蜂窝通信系统及其通信模式选择方法
技术领域
本发明涉及移动通信技术，尤其涉及一种基于双工D2D(Device-to-Device，设备到设备)通信的蜂窝通信系统及其通信模式选择方法。
背景技术
传统的蜂窝通信技术采用的是基于基站的二跳传输，即主叫用户向基站发送消息，基站再把消息实体传送给被叫用户。这种通信方式占用双倍带宽分别用于上行传输和下行发送，可以满足用户稀疏的应用场景，然而在用户拥挤的情况下，或者对于小区边缘的用户，会出现因其QoS(Quality of Service)明显下降而导致的掉线(脱离服务)情况。同时，传统的基于基站二跳传输的蜂窝通信技术不能很好地满足日益增长的大规模短距离P2P(Point-to-Point)通信对时延、可靠性的要求以及移动通信设备对发射功率的要求。
发明内容
本发明主要目的在于，提供一种基于双工D2D通信的蜂窝通信系统及其通信模式选择方法，以提高用户拥挤的情况下或针对小区边缘用户的Qos质量，降低短距离P2P通信时延，提高通信可靠性，降低对通信设备发射功率的要求。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种基于双工D2D通信的蜂窝通信系统，包括基站和若干支持全双工D2D通信和半双工D2D通信的无线终端，在信道条件允许的情况下，无线终端之间在所述基站的控制下能够进行全双工D2D通信或半双工D2D通信，也能够通过所述基站进行蜂窝通信，基站实时检测无线终端的当前信道条件；
当当前信道条件满足无线终端之间进行全双工D2D通信时，基站控制无线终端之间进行全双工D2D通信；
当当前信道条件不满足无线终端之间进行全双工D2D通信，但满足无线终端之间进行半双工D2D通信时，基站控制无线终端之间进行半双工D2D通信；
当当前信道条件既不满足无线终端之间进行全双工D2D通信，也不满足无线终端之间进行半双工D2D通信时，基站控制无线终端之间过所述基站进行蜂窝通信。
进一步地，无线终端之间进行全双工D2D通信和半双工D2D通信时，复用所述蜂窝通信系统的上行链路频段。
进一步地，无线终端之间进行全双工D2D通信时，以最优传输速率进行数据传输。
进一步地，所述全双工D2D通信和半双工D2D通信都为基于PC5链路的D2D通信，或都为基于设备到网络中继的D2D通信。
一种基于双工D2D通信的通信模式选择方法，所述方法包括：
基站实时检测无线终端的当前信道条件，所述无线终端支持全双工D2D通信和半双工D2D通信；
当当前信道条件满足无线终端之间进行全双工D2D通信时，基站控制无线终端之间进行全双工D2D通信；
当当前信道条件不满足无线终端之间进行全双工D2D通信，但满足无线终端之间进行半双工D2D通信时，基站控制无线终端之间进行半双工D2D通信；
当当前信道条件既不满足无线终端之间进行全双工D2D通信，也不满足无线终端之间进行半双工D2D通信时，基站控制无线终端之间过所述基站进行蜂窝通信。
进一步地，无线终端之间进行全双工D2D通信和半双工D2D通信时，复用所述蜂窝通信系统的上行链路频段。
进一步地，无线终端之间进行全双工D2D通信时，以最优传输速率进行数据传输。
进一步地，所述全双工D2D通信和半双工D2D通信都为基于PC5链路的D2D通信，或都为基于设备到网络中继的D2D通信。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的通信模式选择方法。
一种电子装置，安装在基站中，包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器中运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述的通信模式选择方法。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
1.本发明在现有的蜂窝网络基础上，引入双工D2D通信技术，通过检测当前信道条件，并据此选择全双工D2D通信、半双工D2D通信或传统蜂窝通信模式进行无线终端之间的通信，通信模式选择灵活，具有更高的通信自由度，能够提高蜂窝通信系统的吞吐量，从而提高用户拥挤的情况下或针对小区边缘用户的Qos质量，降低短距离P2P通信时延，提高通信可靠性。
2.本发明利用全双工D2D通信技术给短距离通信带来的增益来提高传输速率，也有效地降低了对无线设备的传输功率的要求。
3.本发明支持各种不同的QoS要求，符合未来无线网络发展趋势，是将来大规模物联网的重要基础，也是未来5G通信的重要技术载体。
附图说明
图1是本发明实施例一基于双工D2D通信的蜂窝通信系统的组成原理示意图；
图2是本发明实施例二基于双工D2D通信的蜂窝通信系统的通信模式选择方法的流程示意图。
具体实施方式
为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。
如图1所示，本发明实施例一提供的基于双工D2D通信的蜂窝通信系统，包括基站1和若干支持全双工D2D通信和半双工D2D通信的无线终端2，在信道条件允许的情况下，无线终端2之间在基站1的控制下能够进行全双工D2D通信或半双工D2D通信，也能够通过基站1进行蜂窝通信。D2D即Device-to-Device，D2D通信也称之为终端直通。D2D通信技术是指两个对等的用户节点之间直接进行通信的一种通信方式。在由D2D通信用户组成的分散式网路中，每个用户节点都能发送和接收信号，并具有自动路由(转发消息)的功能。网路的参与者共用它们所拥有的一部分硬体资源，包括信息处理、存储以及网路连接能力等。这些共用资源向网路提供服务和资源，能被其它用户直接访问而不需要经过中间实体。在D2D通信网路中，用户节点同时扮演伺服器和客户端的角色，用户能够意识到彼此的存在，自组织地构成一个虚拟或者实际的群体。双工通信允许数据在两台设备之间进行双向传输。双工通信又包括全双工通信和半双工通信。全双工(Full Duplex)通信允许数据在两个方向上同时传输，半双工(Half Duplex)通信也允许数据在两个方向上传输，但不允许在两个方向上同时传输。基站1实时检测无线终端2的当前信道条件，并根据无线终端2当前信道条件对无线终端2之间的通信进行控制。
当当前信道条件满足无线终端2之间进行全双工D2D通信时，基站1控制无线终端2之间进行全双工D2D通信。
当当前信道条件不满足无线终端2之间进行全双工D2D通信，但满足无线终端2之间进行半双工D2D通信时，基站1控制无线终端2之间进行半双工D2D通信。
当当前信道条件既不满足无线终端2之间进行全双工D2D通信，也不满足无线终端2之间进行半双工D2D通信时，基站1控制无线终端2之间过基站1进行蜂窝通信。进行蜂窝通信时，D2D设备将与其他蜂窝通信设备平分该蜂窝通信系统的正交频率资源。
通过实时测量当前信道条件选择相应的通信模式进行无线终端2之间的通信，能够实现更高的通信自由度，提高蜂窝通信系统的吞吐量，从而提高用户拥挤的情况下或针对小区边缘用户的Qos质量，降低短距离P2P通信时延，提高通信可靠性。
鉴于基站1的处理能力比移动设备强，现有蜂窝通信系统上行链路使用率较低，并且为保证移动设备受服务的公平性，无线终端2之间进行全双工D2D通信和半双工D2D通信时，可以复用蜂窝通信系统的上行链路频段，以实现更好的频谱资源利用，提升通信质量。
无线终端2之间进行全双工D2D通信时，可以最优传输速率进行数据传输，以提高通信性能。
本实施例中，全双工D2D通信和半双工D2D通信都为基于PC5链路的D2D通信，或都为基于设备到网络中继的D2D通信。
本实施例中，全双工D2D通信和半双工D2D通信都采用ProSe-D2D(ProximityServices Device to Device，基于D2D的近程服务)通信协议。ProSe-D2D通信协议是3GPP-Rel-12(3rd Generation Partnership Project Release-12)所提出的。
本发明实施例二提供的基于双工D2D通信的蜂窝通信系统的通信模式选择方法，蜂窝通信系统包括基站1和若干支持全双工D2D通信和半双工D2D通信的无线终端2，在信道条件允许的情况下，无线终端2之间在基站1的控制下能够进行全双工D2D通信或半双工D2D通信，也能够通过基站1进行蜂窝通信。如图2所示，通信模式选择方法包括：
基站1实时检测无线终端2的当前信道条件，并根据无线终端2当前信道条件对无线终端2之间的通信进行控制。
当当前信道条件满足无线终端2之间进行全双工D2D通信时，基站1控制无线终端2之间进行全双工D2D通信。
当当前信道条件不满足无线终端2之间进行全双工D2D通信，但满足无线终端2之间进行半双工D2D通信时，基站1控制无线终端2之间进行半双工D2D通信。
当当前信道条件既不满足无线终端2之间进行全双工D2D通信，也不满足无线终端2之间进行半双工D2D通信时，基站1控制无线终端2之间过基站1进行蜂窝通信。
无线终端2之间进行全双工D2D通信和半双工D2D通信时，复用蜂窝通信系统的上行链路频段。
无线终端2之间进行全双工D2D通信时，以最优传输速率进行数据传输。
全双工D2D通信和半双工D2D通信都为基于PC5链路的D2D通信，或都为基于设备到网络中继的D2D通信。
全双工D2D通信和半双工D2D通信都采用ProSe-D2D通信协议。
本发明实施例三提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现实施例二的通信模式选择方法。该计算机可存储介质还可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例四还提供了一种电子装置，该电子装置安装在基站中，包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器中运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现实施例二的通信模式选择方法。
上述实施例仅为优选实施例，并不用以限制本发明的保护范围，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于双工D2D通信的蜂窝通信系统，包括基站和若干支持全双工D2D通信和半双工D2D通信的无线终端，在信道条件允许的情况下，无线终端之间在所述基站的控制下能够进行全双工D2D通信或半双工D2D通信，也能够通过所述基站进行蜂窝通信，其特征在于：
基站实时检测无线终端的当前信道条件；
当当前信道条件满足无线终端之间进行全双工D2D通信时，基站控制无线终端之间进行全双工D2D通信；
当当前信道条件不满足无线终端之间进行全双工D2D通信，但满足无线终端之间进行半双工D2D通信时，基站控制无线终端之间进行半双工D2D通信；
当当前信道条件既不满足无线终端之间进行全双工D2D通信，也不满足无线终端之间进行半双工D2D通信时，基站控制无线终端之间过所述基站进行蜂窝通信。
2.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于，无线终端之间进行全双工D2D通信和半双工D2D通信时，复用所述蜂窝通信系统的上行链路频段。
3.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于，无线终端之间进行全双工D2D通信时，以最优传输速率进行数据传输。
4.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述全双工D2D通信和半双工D2D通信都为基于PC5链路的D2D通信，或都为基于设备到网络中继的D2D通信。
5.一种基于双工D2D通信的通信模式选择方法，其特征在于，所述方法包括：
基站实时检测无线终端的当前信道条件，所述无线终端支持全双工D2D通信和半双工D2D通信；
当当前信道条件满足无线终端之间进行全双工D2D通信时，基站控制无线终端之间进行全双工D2D通信；
当当前信道条件不满足无线终端之间进行全双工D2D通信，但满足无线终端之间进行半双工D2D通信时，基站控制无线终端之间进行半双工D2D通信；
当当前信道条件既不满足无线终端之间进行全双工D2D通信，也不满足无线终端之间进行半双工D2D通信时，基站控制无线终端之间过所述基站进行蜂窝通信。
6.如权利要求5所述的通信模式选择方法，其特征在于，无线终端之间进行全双工D2D通信和半双工D2D通信时，复用所述蜂窝通信系统的上行链路频段。
7.如权利要求5所述的通信模式选择方法，其特征在于，无线终端之间进行全双工D2D通信时，以最优传输速率进行数据传输。
8.如权利要求5所述的通信模式选择方法，其特征在于，所述全双工D2D通信和半双工D2D通信都为基于PC5链路的D2D通信，或都为基于设备到网络中继的D2D通信。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求5至8中任一所述的通信模式选择方法。
10.一种电子装置，其特征在于，安装在基站中，包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器中运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求5至8中任一所述的通信模式选择方法。
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