一種基于終端直通通信的多中繼通信方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于終端直通通信的多中繼通信方法，包括：用戶向基站發(fā)送會話請求；基站根據(jù)目標(biāo)用戶是否與會話請求用戶在同一個小區(qū)或者網(wǎng)段內(nèi)；當(dāng)基站發(fā)現(xiàn)兩者位于同一小區(qū)，基站向會話請求方發(fā)出D2D對探測請求，并告知目的端準(zhǔn)備監(jiān)聽，并指定探測所占用的資源，包括探測功率、探測所用時頻資源；會話請求端設(shè)定最大探測功率，在探測信道內(nèi)向周圍廣播探測信號；目的端在探測信道監(jiān)聽是否能收到源端信息；若收到探測信息，則反饋信息給源端；源端根據(jù)收到的反饋信號判定是否達(dá)到Qos要求；若需要，源端廣播RTS信息，目的端廣播CTS，周圍的空閑用戶作為中繼；基站將判決情況反饋給源端，分配合適資源；源端與中繼端、目的端建立同步，并建立D2D通信。
【專利說明】一種基于終端直通通信的多中繼通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于終端直通通信的多中繼通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]Device-to-Device (D2D)通信技術(shù)是兩個用戶在通信的過程中建立直接鏈路而不需要經(jīng)過基站轉(zhuǎn)發(fā)的一種通信方式，D2D通信可以減輕基站因轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)帶來的負(fù)擔(dān)，并且可以使D2D通信用戶復(fù)用小區(qū)內(nèi)傳統(tǒng)蜂窩用戶資源來提高資源利用率，從而達(dá)到整個小區(qū)吞吐量的提升。D2D技術(shù)的提出帶來新的問題:D2D通信需要建立在基站控制基礎(chǔ)之上，主叫用戶本身無法發(fā)現(xiàn)被叫用戶，因此需要基站協(xié)助，并且基站對其進(jìn)行合適的資源分配；在基站分配給D2D與蜂窩相同資源時，被復(fù)用蜂窩用戶由于與D2D通信占用相同的資源(時間或頻率)，使得這兩種通信之間存在相互干擾；用戶設(shè)備的體積功耗限制使D2D通信的距離不能太大。MIMO技術(shù)可以獲得分集增益，將MIMO技術(shù)應(yīng)用到D2D通信中是下一代通信技術(shù)研究的一個重要方向。但實(shí)際應(yīng)用中，手機(jī)由于功耗體積等問題只適合配備單天線。利用協(xié)作方式將多個空閑用戶設(shè)備做中繼構(gòu)成虛擬MIMO可以獲得分集增益。本發(fā)明提出了將多中繼協(xié)作的兩種不同方法應(yīng)用到D2D通信中時的系統(tǒng)性能。
[0003]為了解決D2D中的問題如用戶設(shè)備的體積功耗限制使D2D通信的距離不能太大，由于距離的限制使得D2D通信可以應(yīng)用的場景少，通過空閑中繼的輔助，一方面可以增強(qiáng)D2D鏈路性能，提升系統(tǒng)容量，另一方面可降低D2D發(fā)射方功率，降低對蜂窩用戶干擾，另外通過多個中繼的輔助相對于單中繼輔助將帶來更大的性能提升。而本發(fā)明能夠很好地解決上面的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供了一種基于終端直通通信的多中繼通信方法，該方法能夠增強(qiáng)D2D鏈路性能，提升系統(tǒng)容量，并且能夠降低D2D發(fā)射方功率，降低對蜂窩用戶干擾，通過多個中繼的輔助相對于單中繼輔助將帶來更大性能提升，實(shí)現(xiàn)了在同一區(qū)域內(nèi)存在中繼競爭時的公平的進(jìn)行中繼分配。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明是一種蜂窩用戶與D2D用戶共存時D2D用戶使用多中繼通信的實(shí)現(xiàn)方法，該方法為實(shí)現(xiàn)多對D2D對空閑競爭時的中繼分配方法，適用于下一代蜂窩系統(tǒng)，該方法提出了使用多中繼的信令流程，同時提出了基于D2D通信要求Qos以及新添加中繼信道狀態(tài)決定多中繼的分配問題。
[0006]方法流程:
[0007]本發(fā)明提供了一種基于終端直通通信的多中繼通信方法，該方法為基于蜂窩系統(tǒng)的多中繼實(shí)現(xiàn)方法，其包括如下步驟:
[0008](I)蜂窩系統(tǒng)下多中繼通信建立流程如下(如圖2所示):
[0009]步驟一:用戶向基站發(fā)送會話請求；[0010]步驟二:基站根據(jù)目標(biāo)用戶是否與會話請求用戶在同一個小區(qū)或者網(wǎng)段內(nèi)；
[0011]步驟三:當(dāng)基站發(fā)現(xiàn)兩者位于同一小區(qū)，基站向會話請求方發(fā)出D2D對探測請求， 并告知目的端準(zhǔn)備監(jiān)聽，并指定探測所占用的資源(包括探測功率、探測所用時頻資源);
[0012]步驟四:會話請求端設(shè)定最大探測功率，在探測信道內(nèi)向周圍廣播探測信號；
[0013]步驟五:目的端在探測信道監(jiān)聽是否能收到源端信息；
[0014]步驟六:若收到探測信息，則反饋信息給源端；
[0015]步驟七:源端根據(jù)收到的反饋信號判定是否達(dá)到Qos要求，若達(dá)到，則向基站發(fā)送 D2D鏈路建立請求，否則，向基站反饋需要中繼輔助；
[0016]步驟八:若需要，源端廣播RTS (Ready to send)信息，目的端廣播CTS (Clear to send)，周圍的空閑用戶作為中繼，根據(jù)接收到的信號RTS、CTS，報告給基站，基站決定參與 中繼的空閑用戶；
[0017]步驟九:基站將判決情況反饋給源端，并給其分配合適資源(可以復(fù)用蜂窩上行資 源或者專用資源);
[0018]步驟十:源端與中繼端、目的端建立同步，并建立D2D通信。
[0019]其中，在本發(fā)明上述步驟九中包括:在多中繼請求后，空閑用戶將監(jiān)聽到的源到中 繼及中繼到目的端信息反饋給基站，在這之前，可以根據(jù)設(shè)定的初始門限過濾掉部分候選 中繼，然后，基站根據(jù)多中繼反饋回的信道信息計(jì)算決定哪些中繼參與通信，并將信息反饋 給中繼候選集合，部分中繼根據(jù)反饋信息將會退出候選集合。
[0020](2)在本發(fā)明上述步驟九中存在中繼競爭時采用以下中繼分配方法，當(dāng)在通信密 集場所，基站為中繼請求的D2D通信用戶分配合適的中繼，分配方式基于將同時被多對D2D 通信請求的空閑中繼用戶進(jìn)行再次分配，分配的過程中，根據(jù)實(shí)際D2D通信需求的服務(wù)質(zhì) 量Qos對中繼分配，其包括如下步驟:
[0021]步驟一,確定各對D2D使用的最優(yōu)中繼
[0022]1.將中繼位置按照D, = dsr+drd排序，dsr為源端到中繼端距離，drd為中繼端到目
的端距離，或者與此類似的按照丨=排序，其中hSH，hHd分別為源端到中繼及中
h +Kui
繼到目的端的信道參數(shù)；
[0023]2.依次添加單個中繼確定是否有性能提升，若有，則添加，否則不再繼續(xù)添加。本 發(fā)明的距離小的性能更好，而且至少有一個中繼被選中；
[0024]步驟二，重疊中繼的再次劃分(加入Qos限制，用頻譜效率表示Qos)
[0025]1.劃分過程中不僅要考慮Qos質(zhì)量，同時考慮中繼分配后帶來的用戶性能提升 Qos提升量。目標(biāo)速率與當(dāng)前速率差W = Q1-Ri (WhereQi > RiKQi為第i對D2D用戶的Qos 要求，Ri為當(dāng)前該對D2D鏈路容量；
[0026]2.分配多一個新中繼后性能提升百分比p = (RZ-Ri)ZRi, RilR/分別為第i對 D2D添加新中繼前后該對D2D鏈路容量。本發(fā)明依據(jù)W*p確定優(yōu)先級，W*p越大，優(yōu)先分配 中繼；
[0027]3.當(dāng)所有Qos條件滿足之后Qi > Ri,則根據(jù)只根據(jù)p來選擇。
[0028]有益效果:
[0029]1、本發(fā)明降低了對單個中繼發(fā)射功率的要求，同時由于多個中繼在空間上的分散特性，疊加的干擾將會有所抵消。
[0030]2、本發(fā)明提高了在同一區(qū)域D2D通信的公平性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明的多中繼通信原理圖。
[0032]圖2是本發(fā)明采用多中繼通信實(shí)現(xiàn)信令流程圖。
[0033]圖3是本發(fā)明D2D多中繼實(shí)際通信場景圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0035]實(shí)施例一
[0036]如圖2所示，本發(fā)明提供了一種基于終端直通通信的多中繼通信方法，該方法為基于蜂窩系統(tǒng)的多中繼實(shí)現(xiàn)方法，其包括如下步驟:
[0037]步驟一:用戶向基站發(fā)送會話請求；
[0038]步驟二:基站根據(jù)目標(biāo)用戶是否與會話請求用戶在同一個小區(qū)或者網(wǎng)段內(nèi)；
[0039]步驟三:當(dāng)基站發(fā)現(xiàn)兩者位于同一小區(qū)，基站向會話請求方發(fā)出D2D(Device-to-Device)對探測請求，并告知目的端準(zhǔn)備監(jiān)聽，并指定探測所占用的資源，包括探測功率、探測所用時頻資源；
[0040]步驟四:會話請求端設(shè)定最大探測功率，在探測信道內(nèi)向周圍廣播探測信號；
[0041]步驟五:目的端在探測信道監(jiān)聽是否能收到源端信息；
[0042]步驟六:若收到探測信息，則反饋信息給源端；
[0043]步驟七:源端根據(jù)收到的反饋信號判定是否達(dá)到Qos要求，若達(dá)到，則向基站發(fā)送D2D鏈路建立請求，否則，向基站反饋需要中繼輔助；
[0044]步驟八:若需要，源端廣播RTS (Ready to send)信息，目的端廣播CTS (Clear tosend)，周圍的空閑用戶作為中繼，根據(jù)接收到的信號RTS、CTS，報告給基站，基站決定參與中繼的空閑用戶；
[0045]步驟九:基站將判決情況反饋給源端，并給其分配合適資源(合適資源即:可以復(fù)用蜂窩上行資源或者專用資源);
[0046]步驟十:源端與中繼端、目的端建立同步，并建立D2D通信。
[0047]在本發(fā)明上述步驟九中包括:在多中繼請求后，空閑用戶將監(jiān)聽到的源到中繼及中繼到目
[0048]的端信息反饋給基站，在這之前，可以根據(jù)設(shè)定的初始門限過濾掉部分候選中繼，然后，
[0049]基站根據(jù)多中繼反饋回的信道信息計(jì)算決定哪些中繼參與通信，并將信息反饋給中繼候選
[0050]集合，部分中繼根據(jù)反饋信息將會退出候選集合。
[0051]在本發(fā)明上述步驟九中存在中繼競爭時采用以下中繼分配方法，當(dāng)在通信密集場所，基站為中繼請求的D2D通信用戶分配合適的中繼，分配方式基于將同時被多對D2D通信請求的空閑中繼用戶進(jìn)行再次分配，分配的過程中，根據(jù)實(shí)際D2D通信需求的服務(wù)質(zhì)量Qos對中繼分配，其具體包括如下步驟:
[0052]步驟一，確定各對D2D使用的最優(yōu)中繼；
[0053](I)將中繼位置按照D, = 4,+(^排序，ds,為源端到中繼端距離，dri為中繼端到目的端距離，或者與此類似的按照；
【權(quán)利要求】
1.一種基于終端直通通信的多中繼通信方法，其特征在于，包括如下步驟:步驟一:用戶向基站發(fā)送會話請求；步驟二:基站根據(jù)目標(biāo)用戶是否與會話請求用戶在同一個小區(qū)或者網(wǎng)段內(nèi)；步驟三:當(dāng)基站發(fā)現(xiàn)兩者位于同一小區(qū)，基站向會話請求方發(fā)出D2D (Device-to-Device)對探測請求，并告知目的端準(zhǔn)備監(jiān)聽，并指定探測所占用的資源，包括探測功率、探測所用時頻資源；步驟四:會話請求端設(shè)定最大探測功率，在探測信道內(nèi)向周圍廣播探測信號；步驟五:目的端在探測信道監(jiān)聽是否能收到源端信息；步驟六:若收到探測信息，則反饋信息給源端；步驟七:源端根據(jù)收到的反饋信號判定是否達(dá)到Qos要求，若達(dá)到，則向基站發(fā)送D2D 鏈路建立請求，否則，向基站反饋需要中繼輔助；步驟八:若需要，源端廣播RTS (Ready to send)信息，目的端廣播CTS (Clear to send)，周圍的空閑用戶作為中繼，根據(jù)接收到的信號RTS、CTS，報告給基站，基站決定參與中繼的空閑用戶；步驟九:基站將判決情況反饋給源端，并給其分配合適資源，復(fù)用蜂窩上行資源或者專用資源；步驟十:源端與中繼端、目的端建立同步，并建立D2D通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種基于終端直通通信的多中繼通信方法，其特征在于: 所述方法步驟九中包括:在多中繼請求后，空閑用戶將監(jiān)聽到的源到中繼及中繼到目的端信息反饋給基站，在這之前，可以根據(jù)設(shè)定的初始門限過濾掉部分候選中繼，然后，基站根據(jù)多中繼反饋回的信道信息計(jì)算決定哪些中繼參與通信，并將信息反饋給中繼候選集合， 部分中繼根據(jù)反饋信息將會退出候選集合。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種基于終端直通通信的多中繼通信方法，其特征在于， 所述方法步驟九包括:當(dāng)在通信密集場所，基站為中繼請求的D2D通信用戶分配合適的中繼，分配方式基于將同時被多對D2D通信請求的空閑中繼用戶進(jìn)行再次分配，分配的過程中，根據(jù)實(shí)際D2D通信需求的服務(wù)質(zhì)量Qos對中繼分配；步驟一，確定各對D2D使用的最優(yōu)中繼；(1)將中繼位置按照D,= ds,+d,d排序，ds,為源端到中繼端距離，d,d為中繼端到目的端距離，或者與此類似的按照<^排序，其中hOTi，hHd分別為源端到中繼及中繼到目hi + ^rid的端的信道參數(shù)；(2)依次添加單個中繼確定是否有性能提升，若有，則添加，否則不再繼續(xù)添加；距離小的性能更好，至少有一個中繼被選中；步驟二，重疊中繼的再次劃分，加入Qos限制，用頻譜效率表示Qos ；(1)劃分過程中不僅要考慮Qos質(zhì)量，同時考慮中繼分配后帶來的用戶性能提升Qos提升量；目標(biāo)速率與當(dāng)前速率差W = Q1-Ri (WhereQi > Ri)，Qi為第i對D2D用戶的Qos要求， Ri為當(dāng)前該對D2D鏈路容量；(2)分配多一個新中繼后性能提升百分比P=(RZ-Ri)ZRijRilRi'分別為第i對D2D添加新中繼前后該對D2D鏈路容量；依據(jù)W*p確定優(yōu)先級，W*p越大，優(yōu)先分配中繼； (3)當(dāng)所有Qos條件滿足之后Qi > Ri，則根據(jù)只根據(jù)P來選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種基于終端直通通信的多中繼通信方法，其特征在于:所 述方法是基于蜂窩系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種基于終端直通通信的多中繼通信方法，其特征在于:所 述方法是基于終端 直通通信。
【文檔編號】H04B7/14GK103581877SQ201310471005
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】邵世祥, 姜浩, 孫君 申請人:南京郵電大學(xué)