TWI684374B - 通信網路中之叢集頭選擇 - Google Patents

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TWI684374B TW103121610A TW103121610A TWI684374B TW I684374 B TWI684374 B TW I684374B TW 103121610 A TW103121610 A TW 103121610A TW 103121610 A TW103121610 A TW 103121610A TW I684374 B TWI684374 B TW I684374B
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Abstract

本發明提供一種在一通信網路中之叢集頭選擇。一各自信標信號係由一無線裝置自至少一另外之無線裝置之每一者接收。每一信標信號包括一叢集頭能力度量。比較該等所接收之叢集頭能力度量之各者與至少一限定準則。基於該比較，將該至少一另外之無線裝置之一者選擇為該無線裝置之該叢集頭。

Description

通信網路中之叢集頭選擇
本文中提呈之實施例係關於通信網路，且更特定言之係關於一種方法、一種無線裝置及一種電腦程式，其等用於一通信網路中之叢集頭選擇。
在行動通信網路中，始終存在獲得用於一給定通信協定、其參數及其中部署行動通信網路之實體環境之良好效能及能力之一挑戰。
在國家安全與公共安全(NSPS)案例中，當裝置(諸如蜂巢式使用者設備，UE)處於蜂巢式網路涵蓋範圍內時，需要允許裝置彼此直接通信。在3GPP LTE網路(NW)中，此係藉由所謂的「裝置對裝置通信(D2D)，亦稱為近接服務(ProSe)」技術促成，該技術允許一蜂巢式基地台(BS或eNB)設置兩個UE之間的一直接D2D鏈路且針對該鏈路分配資源。
然而，在NSPS情況中，歸因於一災難或緊急情況，包含eNB之蜂巢式網路可受損或部分或全部功能異常。在此等情況中，UE應仍能夠通信，只要其等在彼此之涵蓋區域中或可經由若干D2D跳躍彼此取得聯繫。換言之，可期望即使在蜂巢式網路服務部分或完全不可用時，UE仍可從事局部通信。另一方面，亦可期望UE存取至任何完整且在一NSPS情況中仍可用之服務。
裝置發現係許多現有無線技術(包含特定(ad hoc)網路及蜂巢式網路)之一熟知且廣泛使用之組件。實例包含藍芽、IEEE 802.11標準套件之若干變體(諸如WiFi直連及Flashlinq)。此等標準所使用之一機制係使用裝置廣播之經特別設計之信標信號使得鄰近裝置可偵測此等信標廣播裝置之接近度。除裝置偵測以外，信標信號亦允許鄰近裝置偵測廣播裝置之識別碼及一些特性。接收裝置亦可使用信標信號以估計信標廣播裝置之通道及/或路徑損耗。
最近，已提出作為蜂巢式網路之一下層之裝置對裝置通信作為利用通信裝置之接近度且同時允許裝置在一經控制干擾環境中操作之一手段。亦已提出可適用於蜂巢式頻譜中之裝置之各種裝置發現機制。此等機制利用各種形式之網路輔助，諸如獲得同步、分配或排程同級發現資源(PDR)或調諧發現處理程序之其他參數及信標信號之內容。
處理在完全網路涵蓋範圍內及部分網路涵蓋範圍內以及在網路涵蓋範圍外之D2D通信之一機制係基於叢集化，其中一些裝置(UE)充當一叢集頭(CH)且其他裝置充當CH之從屬單元。一般言之，可比較一CH節點與一小範圍基地台，其在缺少蜂巢式eNB之情況下提供類似於eNB之功能性(及其之一子集)。舉例而言，一CH節點可在其叢集內提供同步及無線電資源管理且亦充當一中心節點以產生用於與叢集進行通信之一樹狀拓撲。另外，CH亦可朝向其他叢集或一蜂巢式eNB提供一中繼功能性。
雖然基於叢集化及叢集頭之整合式特定通信及蜂巢式通信即使在缺少蜂巢式NW之情況下仍可滿足對管理直接D2D通信之基本要求，但一技術態樣係叢集頭節點之選擇。
建立叢集頭選擇之一典型方式係一給定裝置自我提名為叢集頭且接著將自身宣告為叢集頭。此自我提名係基於隨機性或使用一些其 他準則。由於在彼此附近之若干裝置可自薦為叢集頭，故通常需要一相互協商以便使其等之一者保持為單一叢集頭。
根據EP1978689，揭示一種用於在一特定網路中之叢集頭選擇之方法。根據EP1978689，在一給定選擇處理程序中藉由每一節點產生一符記。符記在特定網路中之節點之間循環。在一節點接收一符記時，節點比較該符記與儲存於節點中之一符記。所儲存之符記表示迄今為止由節點接收之最佳符記。若所接收之符記優於所儲存之符記，則所接收之符記取代該節點之記憶體中之所儲存符記且所接收之符記亦轉送至特定網路中之另一節點。然而，若所接收之符記未優於所儲存之符記，則忽視所接收之符記。最終，最佳符記將被記錄於全部節點中且與最佳符記相關聯之節點稱為叢集頭。
然而，仍需要一種在一通信網路中之改良式叢集頭選擇。
本文中之實施例之一目的係提供在一通信網路中之改良式叢集頭選擇。
隨附實施例之發明者已認識到，針對基於叢集之通信網路之一問題係如何選擇應充當叢集頭之裝置。尤其在多個裝置彼此接近時，其等如何將自身組織為一或若干叢集，且如何選擇一或若干叢集頭。隨附實施例之發明者已進一步認識到，確保不同裝置具有哪些裝置充當叢集頭且哪些裝置係屬於相同叢集之叢集成員之一共識可係有益的。如在本文中所定義，裝置之間的「共識」一般稱為叢集之完整性及該等裝置在該叢集中之角色。隨附實施例之發明者已進一步認識到，關於用於通信網路中之叢集化之現有機制之一問題(如藉由EP1978689所例示)在於相互協商將係必需的，其通常係複雜的且可難以達成趨同。此外，現有解決方案未揭示如何產生叢集之間的連接-即，通常將使叢集隔離。現有解決方案未揭示在叢集形成處理程序中 如何利用部分損壞或功能異常之網路節點，諸如蜂巢式基地台。因此，本文中之實施例之一目的係提供一叢集頭選擇，藉此部分功能異常網路節點及UE可形成叢集。舉例而言，若一蜂巢式基地台不再可提供對核心網路服務之存取但仍可提供同步信號，則即使在未存取核心網路服務時，UE仍應能夠利用此等同步信號。
因此，一特定目的係在不取決於相互協商之情況下提供一通信網路中之改良式叢集頭選擇。
根據一第一態樣，提呈一種用於一通信網路中之叢集頭選擇之方法。由一無線裝置執行該方法。該方法包括自至少一另外之無線裝置之每一者接收一各自信標信號，每一信標信號包括一叢集頭能力度量。該方法包括比較該等所接收之叢集頭能力度量之各者與至少一限定準則。該方法包括基於該比較選擇至少一另外之無線裝置之一者作為該無線裝置之叢集頭。
有利地，由於每一裝置(基於一些規則)執行哪一同級裝置應充當其叢集頭之一局部選擇，故選擇準則易於實施且因此可保證獨立實施方案之品質及一致。
有利地，由於一叢集頭亦可以一類似方式選擇一同級裝置作為其自身之叢集頭，故自動產生互連之叢集，此防止隔離之叢集/裝置。
根據一第二態樣，提呈一種用於在一通信網路中之叢集頭選擇之無線裝置。該無線裝置包括一接收器。該接收器經配置以自至少一另外之無線裝置之每一者接收一各自信標信號，每一信標信號包括一叢集頭能力度量。該無線裝置包括一處理單元。該處理單元經配置以比較該等所接收之叢集頭能力度量之各者與至少一限定準則。該處理單元經配置以基於該比較選擇至少一另外之無線裝置之一者作為該無線裝置之該叢集頭。
根據一第三態樣，提呈一種用於在一通信網路中之叢集頭選擇之電腦程式，該電腦程式包括電腦程式碼，該電腦程式碼在一無線裝置上運行時引起該無線裝置執行根據第一態樣之方法。
根據一第四態樣，提呈一種電腦程式產品，其包括根據第三態樣之電腦程式及其上儲存該電腦程式之一電腦可讀構件。
應注意，該等第一、第二、第三及第四態樣之任何特徵在適當情況下可適用於任何其他態樣。同樣地，該第一態樣之任何優點可分別同樣適用於該等第二、第三及/或第四態樣，且反之亦然。從下列詳細揭示內容、附屬獨立技術方案以及圖式將明白隨附實施例之其他目標、特徵及優點。
一般言之，除非在本文中另有明確定義，否則在申請專利範圍中使用之全部術語應根據其等在技術領域中之普通含義加以解釋。除非另有明確說明，否則對「一/一個/該元件、設備、組件、構件、步驟等」之全部引用應開放地解釋為指代該元件、設備、組件、構件、步驟等之至少一例項。除非明確說明，否則在本文中揭示之任何方法之步驟不必以所揭示之確切順序執行。
1a‧‧‧無線通信系統
1b‧‧‧無線通信系統
2a‧‧‧無線裝置(WD)
2b‧‧‧無線裝置(WD)
3a‧‧‧網路節點
3b‧‧‧網路節點
4‧‧‧叢集
5a‧‧‧叢集頭能力度量
5b‧‧‧叢集頭能力度量
6‧‧‧信標信號
7‧‧‧核心網路
8‧‧‧外部封包交換(PS)資料網路
21‧‧‧處理單元
22‧‧‧輸入/輸出(I/O)介面
23‧‧‧記憶體
24‧‧‧接收器
25‧‧‧發射器
26‧‧‧天線
30‧‧‧電腦程式產品
31‧‧‧電腦程式
32‧‧‧電腦可讀構件
42a‧‧‧接收單元
42b‧‧‧比較單元
42c‧‧‧選擇單元
42d‧‧‧判定單元
42e‧‧‧排名單元
42f‧‧‧調整單元
42g‧‧‧建立單元
42h‧‧‧發射單元
S102‧‧‧步驟
S102a‧‧‧步驟
S104‧‧‧步驟
S104a‧‧‧步驟
S104b‧‧‧步驟
S104c‧‧‧步驟
S104d‧‧‧步驟
S106‧‧‧步驟
S106a‧‧‧步驟
S106b‧‧‧步驟
S106c‧‧‧步驟
S108a‧‧‧步驟
S108b‧‧‧步驟
S110‧‧‧步驟
S112‧‧‧步驟
S114‧‧‧步驟
現參考隨附圖式藉由實例描述本發明概念，其中：圖1係圖解說明根據實施例之一通信網路之一示意圖；圖2a及圖2b係展示根據實施例之一無線裝置之功能模組之示意圖；圖3展示根據實施例之包括電腦可讀構件之一電腦程式產品之一實例；圖4及圖5係根據實施例之方法之流程圖；及圖6係圖解說明根據實施例之一通信網路之一示意圖。
現將參考隨附圖式在下文中更完整地描述本發明概念，其中展示本發明概念之某些實施例。然而，本發明概念可以許多不同形式體現，且不應解釋為限於在本文中闡述之實施例；實情係，藉由實例提供此等實施例，使得本揭示內容將係透徹且完整的，且將本發明概念之範疇充分傳達給熟習此項技術者。貫穿描述，相同數字指代相同元件。
圖1展示一例示性無線通信系統1a之一示意性概圖。無線通信系統1a包括提供對小區(未展示)之網路涵蓋的網路節點3a、3b。藉由網路節點3a、3b之至少一者來伺服每一小區。因此，藉由伺服一特定小區之網路節點3a、3b，將網路服務提供給定位於該特定小區中之一無線裝置(WD)2a、2b。此外，網路節點3a、3b經配置以經由通信鏈路與其他網路節點3a、3b通信。網路節點3a、3b亦可操作地連接至一核心網路7。核心網路7可自一外部封包交換(PS)資料網路8提供服務及資料給操作地連接至網路節點3a、3b之至少一者之WD 2a、2b。如熟習此項技術者所理解，無線通信系統1a可包括複數個網路節點3a、3b及可操作地連接至該複數個網路節點3a、3b之至少一者之複數個WD 2a、2b。只要下文中描述之原理可適用，通信系統1a一般可遵守以下之任一者或一組合：W-CDMA(寬頻分碼多工)、LTE(長期演進)、EDGE(GSM演進增強資料率、增強型GPRS(通用封包無線電服務))、CDMA2000(分碼多重存取2000)、WiFi、微波無線電鏈路等。
可能發生之一情況係WD之一或多者位於網路節點3a、3b之涵蓋區域外部，或存在一網路節點3a、3b之故障，或達到一網路節點3a、3b之最大小區負載限制。為了使一WD無法建立至一網路節點3a、3b之一直接通信鏈路以存取PS網路8之服務及資料，或為了使一WD從事與在其附近之UE之局部通信(出於此或任何其他目的)，可在通信網路1a中部署叢集化機制。因此，可藉由叢集化機制來形成一特定網 路。此等混合蜂巢式網路及特定網路提供一自然解決方案，以在部分基礎設施涵蓋的情況下，或甚至在歸因於缺少基礎設施或自然災害、公共安全或故障情況而無任何蜂巢式網路涵蓋的地理區域中，提供通信服務。
在本文中揭示之實施例係關於在一通信網路1a中之叢集頭選擇。 為獲得通信網路1a中之叢集頭選擇，提供一無線裝置2a、2b、藉由無線裝置2a、2b執行之一方法、例如呈一電腦程式產品之形式之包括碼之一電腦程式，該碼在無線裝置2a、2b上運行時引起無線裝置2a、2b執行該方法。
圖2a根據數個功能模組示意性地圖解說明根據一實施例之一無線裝置2a、2b之組件。使用下列之一或多者之任何組合提供能夠執行儲存於(例如)呈一記憶體23之形式之一電腦程式產品30(如圖3中)中之軟體指令之一處理單元21：一合適中央處理單元(CPU)、多處理器、微控制器、數位信號處理器(DSP)、特定應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)等。因此，處理單元21藉此經配置以執行如在本文中揭示之方法。記憶體23亦可包括永久儲存，(例如)其可為磁性記憶體、光學記憶體、固態記憶體或甚至遠端安裝之記憶體之任何單一者或組合。無線裝置2a、2b可進一步包括用於接收資訊及提供資訊至一使用者介面之一輸入/輸出(I/O)介面22。無線裝置2a、2b亦包括一或多個發射器25及接收器24(其等包括類比及數位組件)及用於與一網路節點3及/或另一無線裝置2a、2b進行無線電通信之合適數目個天線26。處理單元21(例如)藉由發送控制信號至發射器25及/或接收器24且接收來自發射器25及/或接收器24之其操作報告而控制無線裝置2a、2b之一般操作。省略無線裝置2a、2b之其他組件以及相關功能性以免使本文中提呈之概念模糊。
圖2b根據數個功能單元示意性地圖解說明根據一實施例之一無 線裝置2a、2b之組件。圖2b之無線裝置2a、2b包括數個功能單元；一接收單元42a、一比較單元42b及一選擇單元42c。圖2b之無線裝置2a、2b可進一步包括數個選用功能單元，諸如下列之任一者：一判定單元42d、一排名單元42e、一調整單元4f、一建立單元42g及一發射單元42h。下文將在可使用功能單元之內容背景中進一步揭示每一功能單元42a至42h之功能性。一般言之，每一功能單元42a至42h可在硬體或在軟體中實施。因此，處理單元21可經配置以自記憶體23提取如由一功能單元42a至42h提供之指令且執行此等指令，藉此執行將在下文中揭示之任何步驟。
圖4及圖5係圖解說明在一通信網路中之叢集頭選擇之方法之實施例之流程圖。藉由無線裝置2a、2b執行該等方法。該方法有利地提供為電腦程式31。圖3展示包括電腦可讀構件32之一電腦程式產品30之一實例。在此電腦可讀構件32上，可儲存一電腦程式31，該電腦程式31可引起處理單元21及可操作地耦合至該處理單元21之實體及裝置(諸如記憶體23、I/O介面22、發射器25、接收器24及/或天線26)執行根據本文中描述之實施例之方法。在圖3之實例中，電腦程式產品30係圖解說明為一光碟，諸如一CD(光碟)或一DVD(數位光碟)或一藍光光碟。電腦程式產品30亦可體現為一記憶體(諸如，一隨機存取記憶體(RAM)、一唯讀記憶體(ROM)、一可擦除可程式化唯讀記憶體(EPROM)或一電可擦除可程式化唯讀記憶體(EEPROM))且更特定言之體現為在諸如一USB(通用串列匯流排)記憶體之一外部記憶體中之一裝置之一非揮發性儲存媒體。因此，雖然電腦程式31在此處示意性地展示為所描繪光碟上之一磁軌，但可以適合電腦程式產品30之任何方式儲存電腦程式31。因此，電腦程式31及/或電腦程式產品30可提供用於執行如本文中揭示之任何步驟之方法。
一般言之，在本文中提呈之實施例係基於每一局部無線裝置選 擇在其附近之其同級無線裝置之一者作為叢集頭。叢集頭之選擇係基於作出自同級無線裝置接收之度量之比較。
特定言之，如藉由一無線裝置2a執行之用於一通信網路1a、1b中之叢集頭選擇之一方法包括：在一步驟S102中自至少一另外之無線裝置2b之每一者接收一各自信標信號6。可藉由執行接收單元42a之功能性執行比較。因此，電腦程式31及/或電腦程式產品30可提供用於接收各自信標信號6之構件。在圖1中示意性地指示由無線裝置2b發射之一信標信號6。如熟習此項技術者所理解，可由在圖1中圖解說明之無線裝置之任一者發射信標信號。藉由無線裝置2a之接收器24接收信標信號6。每一信標信號包括一叢集頭能力度量。將在下文中提供此等叢集頭能力度量之實例。如上文所述，叢集頭之選擇係基於作出自同級無線裝置接收之度量之比較。因此，無線裝置2a之處理單元21經配置以在一步驟S104中比較所接收之叢集頭能力度量之各者與至少一限定準則。因此，電腦程式31及/或電腦程式產品30可提供用於比較所接收之叢集頭能力度量之構件。可藉由執行比較單元42b之功能性執行比較。如將在下文中進一步揭示，此決定可基於收集於如在信標信號中發射之能力度量中之多個因數。接著，無線裝置2a之處理單元21經配置以在一步驟S106中基於該比較選擇至少一另外之無線裝置之一者作為無線裝置之叢集頭。可藉由執行選擇單元42c之功能性執行選擇。因此，電腦程式31及/或電腦程式產品30可提供用於選擇至少一另外之無線裝置之一者作為叢集頭之構件。
可藉由通信網路1a、1b中之每一無線裝置2a、2b個別且局部地執行此程序。因此，藉由每一無線裝置作出哪一同級無線裝置經選擇作於一特定無線裝置2a、2b之叢集頭之一局部決定。已選擇相同同級無線裝置作為叢集頭之無線裝置集合外加自身充當叢集頭之無線裝置形成一叢集。藉由(若干)同級無線裝置選擇為一叢集頭之一無線裝置亦 可基於相同一般原理選擇(在一不同叢集中之)一同級叢集頭。叢集頭可為一網路節點3a、3b。
根據一實施例，無線裝置2a與其自身之一叢集頭能力度量相關聯。因此，無線裝置2a可經配置以透過其之接收器24接收一信標信號且透過其之發射器25發射一信標信號。相同方法亦可適用於無線通信系統1a中之其他無線裝置。叢集頭能力度量可進一步基於所接收之信標信號。因此，在自一無線裝置2b接收包括一叢集頭能力度量之一信標信號後，無線裝置2a可在發射其下一信標信號之前更新其自身之叢集頭能力度量。因此，根據一實施例，無線裝置2a之處理單元21經配置以在一選用步驟S108a中基於所接收之信標信號調整其自身之叢集頭能力度量。可藉由執行調整單元42f之功能性執行調整。因此，電腦程式31及/或電腦程式產品30可提供用於此調整之構件。接著，無線裝置2a之發射器25可經配置以在一選用步驟S110中發射包括經調整之叢集頭能力度量之一信標信號。可藉由執行發射單元42h之功能性執行發射。因此，電腦程式31及/或電腦程式產品30可提供用於此發射之構件。此外，如在信標信號中發射之叢集頭能力度量可基於哪一無線裝置已被選擇為叢集頭。因此，根據一實施例，無線裝置2a之處理單元21經配置以在一選用步驟S108b中基於所選擇之叢集頭調整其自身之叢集頭能力度量。可藉由執行調整單元42f之功能性執行調整。因此，電腦程式31及/或電腦程式產品30可提供用於此調整之構件。
在一無線裝置已選擇一同級無線裝置作為叢集頭時，其可使用現有D2D技術建立至此同級無線裝置之一連接。因此，根據一實施例，無線裝置2a之處理單元21經配置以在一選用步驟S114中建立至選定叢集頭之一同級連接。可藉由執行建立單元42g之功能性執行建立。因此，電腦程式31及/或電腦程式產品30可提供用於此建立之構 件。
現將詳細提呈關於叢集頭選擇之不同態樣之實施例。
叢集頭選擇程序
可存在執行叢集頭選擇之不同方式。舉例而言，可自候選叢集頭之一排名清單選擇叢集頭。舉例而言，可藉由比較所接收之度量與一最小值而選擇叢集頭。舉例而言，可藉由比較所接收之度量與無線裝置自身之度量而選擇叢集頭。現將進一步詳細描述與其相關之實施例。
根據一第一實施例，自候選叢集頭之一排名清單選擇叢集頭。根據第一實施例，無線裝置2a之處理單元21經配置以在一選用步驟S104a中基於所接收之叢集頭能力度量來判定候選叢集頭之一清單。可藉由執行判定單元42d之功能性來執行判定。因此，電腦程式31及/或電腦程式產品30可提供用於此判定之構件。根據候選叢集頭之叢集頭能力度量來判定候選叢集頭之一清單可簡化叢集頭選擇處理程序。此外，可基於候選叢集頭之叢集頭能力度量來對候選叢集頭進行排名。根據第一實施例，無線裝置2a之處理單元21因此經配置以在一選用步驟S104b中基於各所接收之叢集頭能力度量之所滿足限定準則來對清單中之候選叢集頭進行排名。可藉由執行排名單元42e之功能性來執行排名。因此，電腦程式31及/或電腦程式產品30可提供用於此排名之構件。接著，可基於此排名選擇叢集頭。根據第一實施例，無線裝置2a之處理單元21因此經配置以在一選用步驟S106a中基於排名自清單來選擇叢集頭。可藉由執行選擇單元42c之功能性來執行選擇。因此，電腦程式31及/或電腦程式產品30可提供用於此選擇之構件。舉例而言，無線裝置可選擇清單中之第一無線裝置(即，排名最高之候選叢集頭)作為其之叢集頭。然而，若進一步準則揭露因此選定之無線裝置不適合作為叢集頭，則將選擇清單進一步向下之另一無 線裝置作為叢集頭。將在下文中揭示此進一步準則。
根據一第二實施例，藉由比較所接收之度量與一最小值(如藉由一所謂的最小度量提供)來選擇叢集頭。最小度量值可藉由一網路管理實體來動態地組態，或採用如在一說明書中定義之一值。
根據第二實施例，無線裝置2a之處理單元21經配置以在一選用步驟S104c中比較全部所接收之叢集頭能力度量與一最小值。可藉由執行比較單元42b之功能性來執行比較。因此，電腦程式31及/或電腦程式產品30可提供用於此比較之構件。可預定最小值。因此，根據第二實施例，無線裝置無法將具有低於最小值之一叢集頭能力度量之一無線裝置選擇為其之叢集頭(假定一無線裝置之適合性與叢集頭能力度量成比例)。藉此降低候選叢集頭之數目。接著，自此降低數目之候選叢集頭選擇叢集頭。根據第二實施例，無線裝置2a之處理單元21因此經配置以在一選用步驟S106b中選擇具有高於最小值之一叢集頭能力度量之無線裝置之一者作為叢集頭。可藉由執行選擇單元42c之功能性來執行選擇。因此，電腦程式31及/或電腦程式產品30可提供用於此選擇之構件。
根據一第三實施例，藉由比較所接收之度量與無線裝置自身之度量而選擇叢集頭。一般言之，第三實施例係基於第二實施例。根據第三實施例，假定無線裝置2a與其自身之一叢集頭能力度量相關聯。可以相同於其他無線裝置2b之叢集頭能力度量之方式判定此叢集頭能力度量。根據第三實施例，無線裝置2a之處理單元21經配置以在一選用步驟S104d中比較高於最小值之全部所接收叢集頭能力度量與其自身之叢集頭能力度量。即，具有如在步驟S102中接收及在步驟S104b中已判定為高於最小值之叢集頭能力度量之無線裝置被視為候選叢集頭。接著，選取此等候選叢集頭之一者作為無線裝置2a之叢集頭。根據第三實施例，無線裝置2a之處理單元21因此經配置以在一選用步驟 S106c中選擇具有高於其自身之叢集頭能力度量之一叢集頭能力度量之無線裝置之一者作為叢集頭。可藉由執行選擇單元42c之功能性執行選擇。因此，電腦程式31及/或電腦程式產品30可提供用於此選擇之構件。
信標信號
存在用以產生及發射信標信號之不同方式。舉例而言，信標信號可包括至少一參考信號(RS)。舉例而言，信標信號可包括識別碼資訊。舉例而言，可依特定時間間隔發射信標信號。現將進一步詳細描述與其相關之實施例。
根據一實施例，依規律間隔發射信標信號。舉例而言，需參與叢集之無線裝置可依規律間隔發射一信標信號。根據將在下文中進一步揭示之另一實施例，事件觸發信標信號之發射。
根據一實施例，信標信號包括發射信標信號之無線裝置之一識別識別碼。裝置識別碼可為一全域識別碼，諸如GUMMEI+TMSI(如在TS 3GPP 23.003中所描述；GUMMEI係全域唯一MME識別碼，其中MME係行動管理實體，且TMSI係暫時行動用戶識別碼)。由於無線裝置接著可直接將一訊息定址至預期接收者，故此可簡化裝置對裝置通信。
根據一實施例，無線裝置2a之接收器24經配置以在一選用步驟S102a中接收至少一參考信號(RS)。可藉由執行接收單元42a之功能性執行接收。因此，電腦程式31及/或電腦程式產品30可提供用於此接收之構件。可自至少一其他無線裝置2a或自一網路節點3a、3b接收至少一RS。RS可用於同步目的。因此，根據一實施例，無線裝置2a之處理單元21因此經配置以在一選用步驟S112中基於所接收之RS建立與其他無線裝置2b之同步。可藉由執行建立單元42g之功能性執行建立。因此，電腦程式31及/或電腦程式產品30可提供用於此建立之構 件。根據一實施例，RS係所接收之信標信號之部分。因此，信標信號之發射及接收可用於同步目的，藉此穩定叢集化處理程序。
能力度量
一般言之，能力度量5可含有若干欄位。能力度量之一般目的係描述一無線裝置2a、2b將用作一叢集頭之適當程度。藉由比較能力度量與至少一限定準則而作出此決定，如在步驟S104中。現將進一步詳細揭示能力度量之不同性質。
舉例而言，能力度量可包括一第一欄位，該第一欄位包括關於無線裝置是否在一網路節點3a、3b之網路涵蓋範圍內之一參數。因此，第一欄位可採用集合{TRUE,FALSE}中之一值。另外或替代性地，第一欄位可包括揭示在與一網路節點取得聯繫之前需要多少自一無線裝置至另一無線裝置之跳躍(諸如在一無線裝置可操作地連接至一網路節點之前需要建立之單向或雙向同級間通信鏈路之數目)之資訊。
舉例而言，能力度量可包括一第二欄位，該第二欄位包括關於無線裝置是否可用作一叢集頭之一參數。此可取決於無線裝置之處理、記憶體及/或電池性質。第二欄位可採用集合{TRUE,FALSE}中之一值。替代性地，根據無線裝置之處理、記憶體及/或電池性質，第二欄位可採用在一標度(例如1至5)中之一值。
舉例而言，能力度量可包括一第三欄位，該第三欄位包括關於無線裝置之最大可能發射功率之一參數。因此，第三欄位可為整數值或實數值。
舉例而言，能力度量可包括一第四欄位，該第四欄位包括關於當前已選擇此無線裝置作為其之叢集頭之其他無線裝置之數目之一參數。因此，第四欄位可為整數值。舉例而言，代替揭示此等其他裝置之實際數目，第四欄位可依時間間隔給出此數目；若使用四個時間間 隔，則可如下般定義時間間隔：0、1...10、11...50、>51。另外或替代性地，第四欄位可包括無線裝置是否具有充當一另外之無線裝置之一叢集頭之能力之一指示符。此可避免原本將被拒絕之不必要連接嘗試(例如，呈建立請求之形式)。
舉例而言，能力度量可包括一第五欄位，該第五欄位揭示無線裝置之當前叢集頭之識別碼。若無線裝置不具有一叢集頭，則此欄位可為空或採用一空值。
舉例而言，能力度量可包括一第六欄位，該第六欄位揭示一隨機數。可由無線裝置局部地產生該隨機數。舉例而言，隨機數可為自0至255之一均勻分佈數。若兩個無線裝置之全部其他能力度量皆相等，則隨機數可用作一決定參數。此將在下文中進一步解釋。
然而，如熟習此項技術者所理解，能力度量可包括比在上文中揭示之欄位更少或進一步之欄位。進一步欄位可提供可在叢集頭選擇處理程序期間考量之進一步資訊。
根據一實施例，叢集頭能力度量因此表示以下之至少一者：當前已選擇無線裝置作為其等叢集頭之無線裝置之數目、無線裝置之一網路涵蓋參數、無線裝置用作一叢集頭之能力、無線裝置之當前叢集頭之識別碼及一隨機數。
度量比較函數
一度量比較函數可用於比較兩個或兩個以上叢集頭能力度量之值。可以若干方式定義度量比較函數。根據一實施例，度量比較函數具有兩個輸入；Metric-1表示一第一叢集頭能力度量(來自一無線裝置)且Metric-2表示一第二叢集頭能力度量(來自另一無線裝置)。接著，度量比較函數之輸出可採用三個值之一者：(a)Metric-1>Metric-2，或(b)Metric-1=Metric-2，或 (c)Metric-1<Metric-2。
因此，可比較Metric-1之每一欄位與Metric-2之對應欄位。已在上文中揭示欄位之實例。為作出此比較，可取決於度量之欄位之類型針對BOOLEAN；INTEGER及REAL類型定義關係運算子(諸如大於、等於及小於)。對應於上述三個值，此比較之輸出接著可針對每一比較欄位採用上述三個值之一者。
在比較全部欄位之後，來自每一比較之輸出可用於判定度量比較函數之一最終結果。
最終結果可為個別欄位比較之結果之一加權和。此加權和繼而可採用根據上述(a)、(b)或(c)之一者之一值。為提供一加權和，每一欄位可與一加權因數相關聯。加權因數可視為與一優先權順序相關聯之欄位之參數，其中因此可將一高加權因數給予具有一高優先權之一參數。加權因數可為二進制(其中因此在度量比較函數中考量或不考量一欄位)或可為整數值或實數值。因此，根據一實施例，叢集頭能力度量包括具有一優先權順序之參數。接著，可基於參數之優先權順序選擇叢集頭。
限定準則
因此，在步驟S104及步驟S106中由無線裝置2a使用以判定一同級無線裝置2b是否可限定為無線裝置2a之一叢集頭候選者之限定準則係基於無線裝置2b之叢集頭能力度量。可存在用以判定是否滿足至少一限定準則之不同方式。
根據一實施例，使用上文定義之將無線裝置2b之叢集頭能力度量及最小度量作為輸入之度量比較函數，若無線裝置2b之叢集頭能力度量大於或等於上文定義之最小度量，則滿足至少一限定準則。通常，關於最小度量之叢集頭能力之第二欄位應設定為TRUE。
若無線裝置2b之叢集頭能力度量大於或等於最小度量(如在步驟 S104b中)，則無線裝置2a接著可使用上文定義之將無線裝置2a之叢集頭能力度量及無線裝置2b之叢集頭能力度量作為輸入之度量比較函數比較無線裝置2b之叢集頭能力度量與其自身之度量(如在步驟S104d中)。
可存在關於一候選無線裝置是否滿足限定準則之進一步考量。一條件可為：若一候選無線裝置已使無線裝置2a作為其自身之叢集頭，則該候選無線裝置不應被視為一叢集頭。一條件可為：若一候選無線裝置已發射一請求至無線裝置2a以充當其自身之叢集頭，則該候選無線裝置不應被視為一叢集頭。一條件可為：若由一候選無線裝置發射且由無線裝置2a接收之信標信號具有低於一預定臨限值之一SNR、RSRP及/或RSRQ，則該候選無線裝置不應被視為一叢集頭。
叢集頭選擇之觸發
藉由無線裝置2a選擇一叢集頭之程序可以若干方式觸發。舉例而言
如上文所述，可依規律間隔發射信標信號。但對於已成為一叢集頭之部分之一無線裝置(即，該無線裝置已選擇一無線裝置作為叢集頭)，可存在用以觸發進一步叢集頭選擇之不同方式。
一般言之，關於如何觸發進一步叢集頭選擇之實施例係基於事件。一事件之一實例係一無線裝置是否旨在起始至一同級無線裝置之一直接(或間接)通信鏈路。一事件之一實例係一無線裝置是否越出網路涵蓋範圍。一事件之一實例係一無線裝置是否偵測一網路節點之故障。一事件之一實例係一計時器期滿。此實例可對應於依規律間隔起始之一叢集頭選擇。一事件之一實例係自一同級無線裝置接收一信標信號。信標信號可為一傳呼信號且因此充當用於選擇一叢集頭之一觸發。一事件之一實例係開啟無線裝置電力，或當接通無線裝置之無線電收發器。一事件之一實例係在裝置中接收使用者輸入。透過無線裝 置之一使用者介面(其中例如一使用者可進入一裝置對裝置(D2D)模式)接收使用者輸入。因此，根據一實施例，選擇一叢集頭之步驟S106係由下列之至少一者觸發：無線裝置自另一無線裝置接收一通信請求；無線裝置自另一無線裝置接收一傳呼信號；無線裝置接收使用者輸入；及在電力開啟時無線裝置之發信號。
已選擇一叢集頭且可操作地連接至該叢集頭之一無線裝置可依規律間隔或根據至少一其他準則發射一信標。此一準則之一實例係基於無線裝置之信雜比(SNR)。因此，根據一實施例，無線裝置經配置以在自無線裝置至其當前叢集頭之SNR低於一預定臨限值之情況中發射一信標信號。更詳細言之，在由無線裝置量測之來自叢集頭之信號之SNR小於一預定臨限值時，允許無線裝置發射信標信號。為此目的，叢集頭可發射經良好定義之參考信號(RS)。接著，每一WD可對此等RS執行量測。SNR可基於RSRP(參考信號接收功率)、RSRQ(參考信號接收品質)、RSSI(接收信號強度指示)之至少一者。當滿足臨限值(即，若允許無線裝置發出信標)時，無線裝置可將來自SNR/RSRP/RSRQ之映射規則額外應用於信標發射機率，即，SNR/RSRP/RSRQ愈低，機率愈高(因此實施一動態信標發射機率計算)。
案例
根據一代表性案例，藉由一無線裝置2a之叢集頭選擇程序涉及下列步驟。
無線裝置2a達成與無線通信系統1a中之其他無線裝置2b及/或網路節點3a、3b之同步(如在上文之步驟S112中)。
接著，無線裝置2a傾聽由同級無線裝置發射之信標信號(如在上文之步驟S102中)。無線裝置2a可進一步發射其自身之一信標信號。當無線裝置2a自一同級無線裝置(例如無線裝置2b)接收一信標信號 時，無線裝置2a首先偵測無線裝置2b之叢集頭能力度量是否滿足一限定準則(如在上文之步驟S104中)。若無線裝置2b之叢集頭能力度量滿足限定準則，則無線裝置2a將無線裝置2b添加至其叢集頭候選者清單(如在上文之步驟S104a中)。
對藉由無線裝置2a維持之叢集頭候選者清單進行排名(如在上文之步驟S104b中)。在排名期間，無線裝置2a使用一度量比較函數以找出兩個度量之相對順序，例如，一候選無線裝置之叢集頭能力度量是否高於另一無線裝置之叢集頭能力度量及/或每一候選無線裝置之度量是否高於一最小度量(如在上文之步驟S104c中)。
接著，自經排名之叢集頭候選者之清單，無線裝置2a選擇在清單頂部之候選者，例如無線裝置2b(如在上文之步驟S106、S106a、S106b、S106c中)。接著，無線裝置2a可建立至選定無線裝置2b之一連接。接著，描述建立程序。如熟習此項技術者所理解，建立程序涉及無線裝置2a與選定無線裝置2b之間的一訊息交換。用於建立一同級連接之訊息交換如此項技術中已知且因此省略其之進一步描述。可藉由無線裝置2a使用如由無線裝置2b發射之信標信號中指示之一資源發射建立請求訊息或可使用一隨機選擇之資源發射建立請求訊息。
在接收來自無線裝置2a之一建立請求之後，無線裝置2b可具有接受或拒絕來自無線裝置2a之建立之機會。
在無線裝置2b接受之後，無線裝置2a現可操作地連接至無線裝置2b，因此無線裝置2b係無線裝置2a之叢集頭。無線裝置2b進一步指派一位址給無線裝置2a。此位址可為一C-RNTI(小區RNTI，其中RNTI係一無線電網路暫時識別碼)。
在拒絕之後，無線裝置2a選擇第二排名最高之候選叢集頭無線裝置並尋求建立至此第二排名最高之無線裝置之一連接，且依此類推直至選擇一叢集頭。接著，可在一預定時間週期期間針對藉由無線裝置 2a之進一步連接嘗試避開無線裝置2b。在此時間週期期滿之後，可針對藉由無線裝置2a之進一步連接嘗試再次考量無線裝置2b。
所得叢集頭組態
圖6展示一例示性無線通信系統1b之一示意性概圖。無線通信系統1b類似於圖1之無線通信系統1a。因此，無線通信系統1b包括提供對小區(未展示)之網路涵蓋之網路節點3a、3b。藉由網路節點3a、3b之至少一者伺服每一小區。因此藉由伺服一特定小區之網路節點3a、3b將網路服務提供給定位於該特定小區中之一無線裝置(WD)2a、2b。此外，網路節點3a、3b經配置以經由通信鏈路與其他網路節點3a、3b通信。網路節點3a、3b亦可操作地連接至一核心網路7。核心網路7可自一外部封包交換(PS)資料網路8提供服務及資料至可操作地連接至網路節點3a、3b之至少一者之WD 2a、2b。在圖6中，已在參考數字5a、5b處標記兩個叢集頭能力度量，一叢集頭能力度量與無線裝置2a相關聯且一叢集頭能力度量與無線裝置2b相關聯。此外，在圖6中亦示意性地圖解說明數個叢集，已在參考數字4處標記該數個叢集之一者。此外，在圖6中，每一叢集中之箭頭指向每一叢集之叢集頭。因此，舉例而言，無線裝置2b充當無線裝置2a之叢集頭。如自圖6清楚可見，並非所有無線裝置可僅藉由D2D通信彼此通信。然而，用於叢集頭選擇之所揭示機制確保每一無線裝置能夠直接或經由至少一D2D通信鏈路與一網路節點通信。
總而言之，因此已揭示用於一通信網路中之叢集頭選擇之機制，其可涉及：一無線裝置傾聽由其他無線裝置發射之信標信號；發射及調整其自身之信標信號，其中信標信號之發射及接收之組合使每一無線裝置能夠判定其自身之信標信號待發射之資源，待用於一連接請求之資源，及如何基於已自其他無線裝置接收之資訊判定其自身之叢集頭能力度量。
已在上文中參考一些實施例主要描述本發明概念。然而，如由熟習此項技術者容易地暸解，除上文揭示之實施例以外之其他實施例在如由隨附申請專利範圍所界定之本發明概念之範疇內同樣可行。
S102‧‧‧步驟
S104‧‧‧步驟
S106‧‧‧步驟

Claims (25)

  1. 一種用於一通信網路(1a、1b)中之叢集頭選擇之方法，該方法係由一無線裝置(2a)執行，該方法包括：自至少一另外之無線裝置(2b)之每一者接收(S102)一各自信標信號(6)，每一信標信號包括一叢集頭能力度量(5)；比較(S104)該等所接收之叢集頭能力度量之各者與至少一限定準則；及基於該比較，選擇(S106)該至少一另外之無線裝置之一者作為該無線裝置之該叢集頭。
  2. 如請求項1之方法，進一步包括：基於所接收之叢集頭能力度量來判定(104a)候選叢集頭之一清單；基於各所接收之叢集頭能力度量之所滿足限定準則，對該清單中之候選叢集頭進行排名(S104b)；及自該清單且基於該排名來選擇(S106a)該叢集頭。
  3. 如請求項1或2之方法，進一步包括：比較(S104c)全部所接收之叢集頭能力度量與一最小值；及選擇(S106b)具有高於該最小值之一叢集頭能力度量之該等無線裝置之一者作為該叢集頭。
  4. 如請求項3之方法，其中該無線裝置與其自身之一叢集頭能力度量相關聯，該方法進一步包括：比較(S104d)高於該最小值之全部所接收之叢集頭能力度量與該自身叢集頭能力度量；及選擇(S106c)具有高於該自身叢集頭能力度量之一叢集頭能力度量之該等無線裝置之一者作為該叢集頭。
  5. 如請求項1或2之方法，其中該叢集頭能力度量包括具有一優先權順序之參數，且其中基於該等參數之該優先權順序來選擇叢集頭。
  6. 如請求項1或2之方法，其中該叢集頭能力度量表示以下之至少一者：當前已選擇該無線裝置作為其等之叢集頭之無線裝置之數目、該無線裝置之一網路涵蓋參數、該無線裝置用作一叢集頭之能力、無線裝置之該當前叢集頭之識別碼及一隨機數。
  7. 如請求項1或2之方法，其中選擇一叢集頭之步驟S106係由下列之至少一者觸發：該無線裝置自另一無線裝置接收一通信請求；該無線裝置自另一無線裝置接收一傳呼信號；該無線裝置接收使用者輸入；及在電力開啟時該無線裝置之發信號(signalling)。
  8. 如請求項1或2之方法，其中該無線裝置與其自身之一叢集頭能力度量相關聯，該方法進一步包括：基於該所接收之信標信號來調整(S108a)其自身之叢集頭能力度量；及發射(S110)包括該經調整之叢集頭能力度量之一信標信號。
  9. 如請求項8之方法，進一步包括：基於該選定叢集頭來調整(S108b)其自身之叢集頭能力度量。
  10. 如請求項1或2之方法，進一步包括：接收(S102a)至少一參考信號RS；及基於該所接收之RS，建立(S112)與其他無線裝置之同步。
  11. 如請求項10之方法，其中該RS係該所接收之信標信號之部分。
  12. 如請求項1或2之方法，其中該信標信號進一步包括發射該信標信號之該無線裝置之一識別碼。
  13. 如請求項1或2之方法，其中依規律間隔發射該信標信號。
  14. 如請求項1或2之方法，其中在自該無線裝置至其當前叢集頭之一信雜比SNR低於一預定臨限值之情況中，發射該信標信號。
  15. 如請求項1或2之方法，進一步包括：建立(S114)至該選定叢集頭之一同級連接。
  16. 一種用於一通信網路(1a、1b)中之叢集頭選擇之無線裝置(2a)，其包括：一接收器(24)，其經配置以自至少一另外之無線裝置(2b)之每一者接收一各自信標信號(6)，每一信標信號包括一叢集頭能力度量(5)；一處理單元(21)，其經配置以比較該等所接收之叢集頭能力度量之各者與至少一限定準則；及該處理單元經配置以基於該比較來選擇該至少一另外之無線裝置之一者作為該無線裝置之該叢集頭。
  17. 如請求項16之無線裝置，其中：該處理單元進一步經配置以基於所接收之叢集頭能力度量來判定候選叢集頭之一清單；該處理單元進一步經配置以基於各所接收之叢集頭能力度量之所滿足限定準則來對該清單中之候選叢集頭進行排名；及該處理單元進一步經配置以自該清單且基於該排名來選擇該叢集頭。
  18. 如請求項16或17之無線裝置，其中：該處理單元進一步經配置以比較全部所接收之叢集頭能力度量與一最小值；及該處理單元進一步經配置以選擇具有高於該最小值之一叢集頭能力度量之該等無線裝置之一者作為該叢集頭。
  19. 如請求項18之無線裝置，其中該無線裝置與其自身之一叢集頭 能力度量相關聯，且其中：該處理單元進一步經配置以比較高於該最小值之全部所接收之叢集頭能力度量與該自身叢集頭能力度量；及該處理單元進一步經配置以選擇具有高於該自身叢集頭能力度量之一叢集頭能力度量之該等無線裝置之一者作為該叢集頭。
  20. 如請求項16或17之無線裝置，其中該無線裝置與其自身之一叢集頭能力度量相關聯，且其中：該處理單元進一步經配置以基於該所接收之信標信號來調整其自身之叢集頭能力度量；及該無線裝置進一步包括一發射器(25)，該發射器(25)經配置以發射包括該經調整之叢集頭能力度量之一信標信號。
  21. 如請求項20之無線裝置，其中：該處理單元進一步經配置以基於該選定叢集頭來調整其自身之叢集頭能力度量。
  22. 如請求項16或17之無線裝置，其中：該接收器進一步經配置以接收至少一參考信號RS；及該處理單元進一步經配置以基於該所接收之RS來建立與其他無線裝置之同步。
  23. 如請求項16或17之無線裝置，其中：該處理單元進一步經配置以建立至該選定叢集頭之一同級連接。
  24. 一種用於一通信網路(1a、1b)中之叢集頭選擇之電腦程式(31)，該電腦程式(31)包括電腦程式碼，該電腦程式碼在一無線裝置(2a)上運行時引起該無線裝置(2a)：自至少一另外之無線裝置(2b)之每一者接收(S102)一各自信標 信號(6)，每一信標信號包括一叢集頭能力度量(5)；比較(S104)該等所接收之叢集頭能力度量之各者與至少一限定準則；及基於該比較，選擇(S106)該至少一另外之無線裝置之一者作為該無線裝置之該叢集頭。
  25. 一種電腦程式產品(30)，其包括一如請求項24之電腦程式(31)及其上儲存該電腦程式(31)之一電腦可讀構件(32)。
TW103121610A 2013-06-26 2014-06-23 通信網路中之叢集頭選擇 TWI684374B (zh)

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