CN110944309B - 一种用于d2d通信的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及通信技术领域，涉及一种用于D2D通信的控制方法，包括：通过基站获取通信终端的地址信息并计算得到各通信终端之间的距离；根据各通信终端之间的距离对各通信终端之间距离进行预测，得到各通信终端之间的距离预测值；根据各通信终端之间的距离预测值确定中继终端备选集合；在所述中继终端备选集合中选择通信终端作为D2D中继终端以进行发射终端与接收终端的D2D通信。该方法能够迅速地获取距离更加稳定的中继终端，减少了D2D通信链路的切换，提高了D2D通信链路的稳定性。本申请还公开了一种用于D2D通信的控制装置。

Description

一种用于D2D通信的控制方法及装置

技术领域

本申请涉及通信技术领域，例如涉及一种用于D2D通信的控制方法及装置。

背景技术

随着移动通信技术的不断发展、各种通信设备的普及，移动用户的数量也在迅猛增长。近年来海量智能终端设备呈现与日俱增的局面，满足用户特定需求的新兴通信业务也处于爆发之势,移动通信承载的数据流量爆炸式增长和无线频谱资源紧缺的矛盾日益涌现，如何有效的增加网络容量、提高无线频谱利用率、提升不同通信模式下的终端用户体验变成了刻不容缓的任务。

D2D(Device-to-Device，终端直通)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LET网络系统控制下，允许处在相近位置的终端用户可以直接进行数据通信，而不需要通过基站进行中转。在LTE网络中的D2D通信，用户需满足诸如距离、对主网络的限制干扰等相应的条件才能建立D2D通信链路实现数据传输。D2D通信中两个终端相距较远时，通信质量可能会很不理想，为了进一步扩展D2D通信的适用场景，需要引入终端作为中继。现有技术中，中继终端的选择通常通过比较信噪比进行决定，没有动态的对通信终端进行考虑，而在连接过程中，作为中继的终端也可能变得不适宜继续作为中继来进行数据传输，现有技术通常在监测到作为中继的终端不满足中继条件时，才切换中继终端或切换通信模式，在通信环境较为紧张的情况下可能频繁进行通信链路的切换，而频繁进行通信链路切换不仅可能加大通信能耗，甚至影响到用户的通信体验。

发明内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供了一种用于D2D通信的控制方法及装置，以提高D2D通信的稳定性。

在一些实施例中，所述用于D2D通信的控制方法,包括：

通过基站获取通信终端的地址信息并计算得到各通信终端之间的距离；

根据各通信终端之间的距离对各通信终端之间距离进行预测，得到各通信终端之间的距离预测值；

根据各通信终端之间的距离预测值确定中继终端备选集合；

在所述中继终端备选集合中选择通信终端作为D2D中继终端以进行发射终端与接收终端的D2D通信。

在一些实施例中，所述用于D2D通信的控制装置包括：处理器和存储有程序指令的存储器，该处理器被配置为在执行所述程序指令时，执行上述的用于D2D通信的控制方法。

本公开实施例提供的一种用于D2D通信的控制方法及装置，可以实现以下技术效果：通过分析通信终端的距离变化趋势，对各通信终端之间的距离进行预测，并根据预测结果确定D2D通信中的中继节点，在需要的时候能够迅速地获取距离更加稳定的中继终端，减少了D2D通信链路的切换，提高了D2D通信链路的稳定性。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的一种用于D2D通信的控制方法的流程图；

图2是本公开实施例提供的一种用于D2D通信的控制装置的示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

如图1所示，本公开实施例提供了一种用于D2D通信的控制方法，包括：

通过基站获取通信终端的地址信息并计算得到各通信终端之间的距离；

根据各通信终端之间的距离对各通信终端之间距离进行预测，得到各通信终端之间的距离预测值；

根据各通信终端之间的距离预测值确定中继终端备选集合；

在所述中继终端备选集合中选择通信终端作为D2D中继终端以进行发射终端与接收终端的D2D通信：所述发射终端通过中继终端与接收终端进行数据交互。

在一些实施例中，根据各通信终端之间的距离预测值确定中继终端备选集合，包括：

各通信终端之间的距离预测值在设定范围内时，将对应的两个通信终端作为一组并将其放入中继终端备选集合。

在一些实施例中，还包括：

对所述中继终端的能耗进行预测，得到所述中继终端的能量预测值，根据所述中继终端的能量预测值对所述中继终端进行切换。

在一些实施例中，对所述中继终端的能耗进行预测，包括：

计算

得到中继终端的能量预测值NENG，其中，所述DN_u为中继终端的剩余电量，DN_u-DN_u-1为剩余电量差值，u为整数且u≥3，v为整数且v≥2，

β＞0，θ＞0。上述方案能够考虑通信终端的耗能情况及充电情况，能够对中继终端的能耗进行更加准确的预测，通过对中继终端的能耗进行预测，能够提前准备链路切换，而不用一直通过多个中继终端进行通信。

在一些实施例中，根据所述中继终端的能量预测值对所述中继终端进行切换，包括：

在NENG＜MXZ的情况下，在所述中继终端备选集合中选择新的通信终端作为D2D中继终端以进行发射终端与接收终端的D2D通信，或，发射终端与接收终端切换为通过基站进行蜂窝移动通信，所述MXZ为设定的能量门限值。

可选地，当NENG＜MXZ时，原中继终端电量较低，完成当前链路的数据传输任务的可能性较低，为了保证正常通信，在所述中继终端备选集合中选择新的通信终端作为D2D中继终端以进行发射终端与接收终端的D2D通信，并在T时间内(如两分钟)，发射终端发送数据给原中继终端和新的中继终端，原中继终端和新的中继终端将接收到的数据传送给接收终端，接收终端对接收到的数据作最大比合并，T时间后，断开原来的中继终端，发送终端通过新的中继终端与接收终端进行数据交互。上述方式能够提前切换中继链路，保证了链路切换中数据传输的稳定性，提高了用户通信体验。

可选地，当NENG＜MXZ时，原中继终端电量较低，完成当前链路的数据传输任务的可能性较低，为了保证正常通信，在所述中继终端备选集合中选择新的通信终端作为D2D中继终端以进行发射终端与接收终端的D2D通信，并在T时间内(如两分钟)，发射终端发送数据给原中继终端和新的中继终端，原中继终端将接收到的数据传送给新的中继终端，新的中继终端对接收到的数据作最大比合并并发送数据给接收终端，T时间后，断开原来的中继终端，发送终端通过新的中继终端与接收终端进行数据交互。上述方式能够提前切换中继链路，保证了链路切换中数据传输的稳定性，提高了用户通信体验。

可选地，当NENG＜MXZ时，原中继终端电量较低，完成当前链路的数据传输任务的可能性较低，为了保证正常通信，通过对电量进行预测，提前释放D2D连接，对发射终端和接收终端重新建立蜂窝移动通信，发射终端和接收终端改为通过基站进行蜂窝移动通信。上述方式能够提前切换中继链路，保证了链路切换中数据传输的稳定性，提高了用户通信体验。

在进行D2D通信时，通常包括设备发现、模式选择、资源分配、连接建立、数据通信几个环节，其中设备发现为对于相互临近的终端进行识别；模式选择是基于获取信息判断进行D2D通信还是蜂窝移动通信；当两个UE适合进行D2D通信时，基站对其分配合适的时频资源，然后基站建立D2D无线承载；在连接建立的基础上，在终端之间通过直连链路进行数据传输。蜂窝网络通过匹配相互通信的两个设备的IP地址，发现潜在的可用于D2D通信的服务，基站对这两个候选者发送D2D发现配置信息，让用户自己进行D2D设备发现，通过他们之间的不断交互、测量并发送测量报告给基站，完成整个D2D发现过程。

本申请通过在蜂窝网络里面部署中继，能有效地克服D2D通信因距离问题造成的性能不佳的问题，实现了用低成本来换取高系统性能。通过预测终端之间的距离变化，便于快速找到相对稳定的通信终端，将这些通信终端放入中继终端备选集合，当需要建立D2D中继通信时，通过在中继终端备选集合中匹配与发射终端或接收终端对应的通信终端，将其作为中继终端进行D2D通信。

可选地，还计算出中继选择域，并在中继终端备选集合中向该区域内中继节点广播中继请求。可选地，在中继终端备选集合中，考虑中继节点信道增益、信噪比、空闲状态等因素，选择中继节点(即中继终端)。上述中继选择方式为成熟的现有技术，亦不是本申请的发明点，在此不再赘述。

在一些实施例中，根据各通信终端之间的距离对各通信终端之间距离进行预测，包括：

根据相邻时刻各通信终端之间距离得到相邻时刻各通信终端之间的距离变量；

根据各通信终端之间的距离变量计算各通信终端之间的距离变量序列的对数，得到各通信终端之间的距离变量对数序列；

对各通信终端之间的距离变量对数序列进行分类，并计算各通信终端之间的距离变量对数序列中各分类之间的转移矩阵；

根据各通信终端之间的距离变量对数序列中各分类之间的转移矩阵对下一时刻各通信终端之间距离进行预测。

在一些实施例中，根据各通信终端之间的距离变量计算各通信终端之间的距离变量序列的对数得到各通信终端之间的距离变量对数序列，包括：

设定i时刻两个通信终端之间的距离为R(n)，各通信终端之间的距离变量序列为J(i)，J(i)＝R(i+1)-R(i)；i为整数且1≤i≤n-1，n为整数且n≥2；

计算

得到各通信终端之间的距离变量对数序列LJ(i)。

在一些实施例中，对各通信终端之间的距离变量对数序列进行分类并计算各通信终端之间的距离变量对数序列中各分类之间的转移矩阵，包括：

设定LJ(i)序列中最小值为MIN，MIN＝min{LJ(i))|1≤i≤n-1}；设定LJ(i)序列中最大值为MAX，MAX＝max{LJ(i)|1≤i≤n-1}；将MIN到MAX的区间分为p个类，p为正整数；

设定第x个序列数据到第l个分类的映射函数为map(x)，1≤l≤p；当且仅当

时，map(x)＝l；

设定MIN到MAX的区间中第x₁个类和第x₂个类之间的转移矩阵为Z(x₁，x₂)，x₁和x₂均为正整数；

计算

得到转移矩阵Z(x₁，x₂)；

其中，

在一些实施例中，所述根据各通信终端之间的距离变量对数序列中各分类之间的转移矩阵对下一时刻各通信终端之间距离进行预测，包括：

计算

得到MIN到MAX的区间各个类的转移增量inc(l)，其中1≤l≤p；

设定各通信终端之间的距离变量的转移差值为BC；

计算YC＝R(n)+BC得到各通信终端之间的距离预测值YC。

上述方案通过分析通信终端的距离变化趋势，能够对通信终端之间的距离变化实现动态预测，适宜于通信终端的移动属性，提高了移动通信终端相对位置的预测准确率，为D2D通信中中继终端的选择提供了有力的支撑，通过尽可能的保证中继终端的位置稳定性，提高了通信链路的稳定性，能够较好的避免链路频繁切换导致的高能耗。

本公开实施例提供了一种用于D2D通信的控制装置，其结构如图2所示，该设备包括处理器(processor)100和存储有程序指令的存储器(memory)101，还可以包括通信接口(Communication Interface)102和总线103。其中，处理器100、通信接口102、存储器101可以通过总线103完成相互间的通信。通信接口102可以用于信息传输。处理器100可以调用存储器101中的逻辑指令，处理器被配置为在执行程序指令时，执行上述实施例的用于D2D通信的控制方法。

此外，上述的存储器101中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

存储器101作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序，如本公开实施例中的方法对应的程序指令/模块。处理器100通过运行存储在存储器101中的软件程序、指令以及模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的用于D2D通信的控制方法。

存储器101可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据移动终端的使用所创建的数据等。此外，存储器101可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。

可选地，通信终端为手机，当然，在其他实施例中，通信终端还可以为智能手表、平板电脑等支持蜂窝通信及D2D通信的智能终端。

本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为执行上述用于D2D通信的控制方法。

本公开实施例提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，使计算机执行上述用于D2D通信的控制方法。

上述的计算机可读存储介质可以是暂态计算机可读存储介质，也可以是非暂态计算机可读存储介质。

本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括一个或多个指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开实施例的方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以是非暂态存储介质，包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开实施例的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。当用于本申请中时，虽然术语“第一”、“第二”等可能会在本申请中使用以描述各元件，但这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区别开。比如，在不改变描述的含义的情况下，第一元件可以叫做第二元件，并且同样第，第二元件可以叫做第一元件，只要所有出现的“第一元件”一致重命名并且所有出现的“第二元件”一致重命名即可。第一元件和第二元件都是元件，但可以不是相同的元件。而且，本申请中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“所述”(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本申请中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本申请中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。

本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本文所披露的实施例中，所揭露的方法、产品(包括但不限于装置、设备等)，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，可以仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例。另外，在本公开实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。在附图中的流程图和框图所对应的描述中，不同的方框所对应的操作或步骤也可以以不同于描述中所披露的顺序发生，有时不同的操作或步骤之间不存在特定的顺序。例如，两个连续的操作或步骤实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

Claims (3)

1.一种用于D2D通信的控制方法，其特征在于，包括：

通过基站获取通信终端的地址信息并计算得到各通信终端之间的距离；

根据各通信终端之间的距离对各通信终端之间距离进行预测，得到各通信终端之间的距离预测值；

根据各通信终端之间的距离预测值确定中继终端备选集合；

在所述中继终端备选集合中选择通信终端作为中继终端以进行D2D通信；

所述根据各通信终端之间的距离预测值确定中继终端备选集合，包括：

各通信终端之间的距离预测值在设定范围内时，将对应的两个通信终端作为一组并将其放入中继终端备选集合；

所述根据各通信终端之间的距离对各通信终端之间距离进行预测，包括：

根据相邻时刻各通信终端之间距离得到相邻时刻各通信终端之间的距离变量；

根据各通信终端之间的距离变量计算各通信终端之间的距离变量序列的对数，得到各通信终端之间的距离变量对数序列；

对各通信终端之间的距离变量对数序列进行分类，并计算各通信终端之间的距离变量对数序列中各分类之间的转移矩阵；

根据各通信终端之间的距离变量对数序列中各分类之间的转移矩阵对下一时刻各通信终端之间距离进行预测；

所述根据各通信终端之间的距离变量计算各通信终端之间的距离变量序列的对数，得到各通信终端之间的距离变量对数序列，包括：

设定i时刻两个通信终端之间的距离为R（n），各通信终端之间的距离变量序列为J(i），J(i）= R（i+1）- R（i）；i为整数且1≤ i ≤ n-1，n为整数且n ≥ 2；

计算

得到各通信终端之间的距离变量对数序列LJ(i）；

所述对各通信终端之间的距离变量对数序列进行分类，并计算各通信终端之间的距离变量对数序列中各分类之间的转移矩阵，包括：

设定LJ(i）序列中最小值为MIN，MIN = min{LJ(i)|1≤ i ≤ n-1}；设定LJ(i）序列中最大值为MAX，MAX = max{LJ(i)|1≤ i ≤n-1}；将MIN到MAX的区间分为p个类，p为正整数；

设定第x个序列数据到第l个分类的映射函数为map(x)，1£ l £ p；当且仅当

时，map(x)= l；

设定MIN到MAX的区间中第x ₁个类和第x ₂个类之间的转移矩阵为Z(x ₁,x ₂)，x ₁和x ₂均为正整数；

计算

得到转移矩阵Z(x ₁,x ₂)；

其中，

；

；

所述根据各通信终端之间的距离变量对数序列中各分类之间的转移矩阵对下一时刻各通信终端之间距离进行预测，包括：

计算

得到MIN到MAX的区间各个类的转移增 量inc(l)，其中1 ≤l ≤p；≤

设定各通信终端之间的距离变量的转移差值为BC；

；

计算YC= R(n)+ BC得到各通信终端之间的距离预测值YC。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

对所述中继终端的能耗进行预测，得到所述中继终端的能量预测值，根据所述中继终端的能量预测值对所述中继终端进行切换；

所述对所述中继终端的能耗进行预测，包括：

计算

得到中继终端的能 量预测值NENG，其中，所述DN _u 为中继终端的剩余电量，u为整数且u ≥3，v为整数且v ≥2，∂ ＞0，β＞0，θ＞0；

所述根据所述中继终端的能量预测值对所述中继终端进行切换，包括：

在NENG＜MXZ的情况下，在所述中继终端备选集合中选择新的通信终端作为D2D中继终端以进行发射终端与接收终端的D2D通信，或，发射终端与接收终端切换为通过基站进行蜂窝移动通信，所述MXZ为设定的能量门限值。

3.一种用于D2D通信的控制装置，包括处理器和存储有程序指令的存储器，其特征在于，处理器被配置为在执行程序指令时，执行如权利要求1至2任一项的用于D2D通信的控制方法。

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