CN103052111A - 不同基站下用户间通信模式的选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了不同基站下用户间通信模式的选择方法，通过基站收集通信设备用户的距离等一系列信息情况，进而通过计算来选取通信设备采用D2D通信模式还是基站协作下的通信模式。此种方法充分利用了不同基站下用户处于蜂窝边缘的特性，结合了D2D通信提升通信设备用户的传输峰值，较小的开销与时延等优点实现了蜂窝网络中用户性能的提升。同时此种策略大大降低了基站之间的信令开销，具有较强的实用性。

Description

不同基站下用户间通信模式的选择方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及不同基站下用户通信的模式选择方法。 

背景技术

随着宽带无线通信技术的发展，未来无线通信对高速率、广覆盖和大容量的需求日益增大。在传统的蜂窝通信中通信用户之间的通信是通过基站的协作转发来完成的，即通信的源端先将通信的消息发送给基站，然后由基站转发给通信的目的端。传统的的蜂窝通信存在资源消耗大、传输效率低、基站负载重等诸多问题，针对上述蜂窝通信存在的问题又出现了将D2D通信模式引入蜂窝小区中的技术，一旦通信的源端和目的端的信道较好，进行直接D2D通信将带来节省资源、减小干扰和提升传输效率，减轻基站的负载，获得低时延等多方面有巨大优势。同时在IMT-Advanced演进中融合D2D技术，将显著改善网络结构、增强覆盖、提高系统容量。 

目前通常不同基站下用户间的通信还都采用传统的蜂窝通信模式，因此也就存在着上述蜂窝通信模式提到的诸多问题。很少有文献考虑在不同基站下用户之间采用D2D通信，更未见有根据通信用户的实际情况选择通信模式的方法。 

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种使有限的无线资源得到了高效的利用的不同基站下通信设备间通信模式的选择方法。 

为实现上述目的，本发明的不同基站下用户间通信模式的选择方法，包括以下步骤：1）第一通信设备向所在第一基站发起要与相 邻的第二基站下的第二通信设备通信的会话请求；2）第一基站接收会话请求后把会话请求发送给第二基站，同时第一、第二基站对应向第一、第二通信设备发送测量请求得到测量报告；3）第一通信设备向第二通信设备在所分配的资源上发送指示信号，从而得到第一通信设备与第二通信设备间的信道质量；4）第一基站根据测量报告和第一通信设备与第二通信设备间的信道质量对第一通信设备和第二通信设备的通信模式进行选择。 

进一步，所述测量报告包括所述第一通信设备与第一基站间的信道质量、所述第一通信设备的定位坐标和所述第二通信设备的定位坐标。 

进一步，步骤3）中所分配的资源是第一通信设备所在蜂窝的正交资源。 

进一步，所述第一通信设备与第二通信设备间的信道质量是指两者之间的小尺度信道。 

进一步，步骤4）中第一通信设备和第二通信设备的通信模式选择是指通信设备之间使用D2D通信模式还是基站协作通信模式的选择。 

进一步，所述D2D通信模式是指对在不同基站的控制之下的所述第一、第二通信设备间直接进行数据传输的一种通信模式；所述基站协作通信模式是指所述第一通信设备的信息首先发送给所述第一基站，第一基站其次发送给所述第二基站，最后第二基站转发给所述第二通信设备的一种通信模式。 

进一步步骤4）中第一基站选择第一通信设备与第二通信设备的通信模式选择规则为： 

当满足d≤d₀时，第一通信设备与第二通信设备采用D2D通信模式进行通信； 

当满足d>d₀时，第一通信设备与第二通信设备采用不同基站协 作的通信模式进行通信；其中d为第一通信设备与第二通信设备间的距离，d₀为通信模式选择的临界阈值。 

进一步，所述临界阈值d₀的计算公式为， 

$d_0=\frac{R}{\frac{1}{2}+{\left(\frac{{P_C\left|h_{\mathrm{CBS}}\right|}^2}{{P_D\left|h_{D_{\mathrm{Tx}}{D}_{\mathrm{Rx}}}\right|}^2}\right)}^{1/a}}$

其中，R为蜂窝小区的半径，P_C为基站协作通信模式下蜂窝用户的最大发射功率，P_D为D2D通信模式下，所述第一通信设备的最大发射功率，a为与距离有关的路损因子，|h_CBS|²为第一通信设备与第一基站间的信道质量，

为第一通信设备与第二通信设备间的信道质量。 

本发明针对不同基站下边缘用户之间通信的网络下，提出对D2D通信模式的选择策略，充分利用了D2D通信的特性，有效地提升了网络的用户满意率，保证了用户通信服务质量，增强了系统吞吐量，使有限的无线资源得到了高效的利用，具有较强的实用性。 

附图说明

图1为实现本发明不同基站下通信用户请求通信的信令流程图； 

图2为本发明涉及的小区内资源的分配方式及资源调度模式； 

图3为D2D通信模式和基站协作通信模式下通信用户之间吞吐量与通信用户之间距离的关系； 

图4为D2D通信模式和基站协作通信模式下系统吞吐量与D2D用户间距离的关系示意图。 

具体实施方式

下面对于本发明所提出的一种适用于不同基站下用户通信模式的选择方法，结合附图和实施例详细说明。 

如图1和2所示，不同基站下用户通信模式的选择方法包括以下步骤： 

S1、通信设备源端向通信设备源端所在基站发起要与邻基站下的通信设备目的端通信的会话请求； 

S2、通信设备源端所在基站接收会话请求后通过信令把会话请求发送给通信设备目的端所在的基站，同时两个基站分别对应向通信设备源端和目的端发送测量请求，从而通信设备源端所在基站可以得到通信设备源端坐标、通信设备源端与所在基站间的信道质量等测量报告；通信设备目的端所在基站可以得到通信设备目的端坐标； 

S3、通信设备源端向通信设备目的端在通信设备源端所分配的资源上发送指示信号，通信设备目的端把接收的信号发给通信设备目的端所在基站，该基站再将指示信号反馈给通信设备源端所在基站，由于通信设备源端所在基站已知通信设备源端所发送的指示信号强度，再根据通信设备目的端所在基站反馈的指示信号强度，从而获得通信设备源端与通信设备目的端间的信道质量；S4、通信设备源端所在基站在获取通信设备源端坐标、通信设备目的端坐标、通信设备源端与所在基站间的信道质量和通信设备源端与通信设备目的端间的信道质量等信息后，对通信设备源端和通信设备目的端间的通信模式进行选择，最终确定通信用户间采用D2D通信模式还是基站协作通信模式。 

对于步骤S2具体实施方法如下： 

S21、通信设备源端向通信设备源端所在基站（eNB1）发送指示信号，通信设备源端所在基站（eNB1）通过接收指示信号的强度来得出通信设备源端与通信设备源端所在基站（eNB1）间的信道质量； 

对于步骤S3：通信设备源端所在基站通过控制信道通知通信设备源端，让通信设备源端通过通信设备源端所在基站给定的频段发送指示信号；通信设备目的端所在的基站接收通信设备目的端反馈 的指示信号强度，然后通过信令发送给通信设备源端的基站，利于通信设备源端的基站来计算出通信设备源端和通信设备目的端间的信道质量。 

对于步骤S4: 

通信设备源端所在基站根据获得的通信设备源端与通信设备目的端间的信道质量、通信设备源端与所在基站间的信道质量以及通信设备目的端坐标和通信设备源端坐标来计算D2D通信模式和不同基站协作通信模式下吞吐量，来确定选择哪种通信模式，具体规则如下： 

a)当满足

时，通信设备源端所在基站通知通信设备源端采用D2D通信模式直接将数据发送给通信设备目的端。 

b)当满足时，通信设备源端所在基站通知通信设备源端采用基站协作通信模式，即通信设备源端把信号发送给所在基站，然后基站通过数据传输发送给通信设备目的端所在的基站，最终其把信号转发给通信设备目的端，完成最终的数据传输。 

其中，R为蜂窝小区的半径，P_C为基站协作通信模式下蜂窝用户的最大发射功率，P_D为D2D通信模式下，通信设备源端的最大发射功率，a为与距离有关的路损因子，|h_CBS|²为第一通信设备与所述第一基站的信道质量，

为所述第一通信设备与第二通信设备的信道质量，d为通信设备源端与通信设备目的端间距离。 

需要说明的是，本发明不限于不同基站下的通信设备用户的通信模式选择策略，其可以扩展到不同的异构网络场景中，例如，如 果一个通信设备源端是femto用户，而通信设备目的端是Macro用户，如果他们的之间的距离很近，也就是信道质量很好，同样可以采用这种策略来选择。从而进行D2D通信。 

本发明的适用于不同基站下用户通信模式的选择方法，针对处于不同基站边缘的通信设备，如图3和4所示，当通信设备之间的距离很近，有很好的通信质量的情况下，如果可以建立D2D通信能将有效地提高D2D通信的峰值，系统吞吐量更大，同时大大降低不同基站下的信令开销和基站的负载。 

由以上实施例可以看出，主要针对不同基站下的处于边缘的通信设备用户同时他们之间的距离很近的场景。本发明正是基于这一点提出了不同基站下通信设备之间通信模式选择的方法，此方法旨在通过基站收集通信设备用户的距离等一系列信息情况，进而通过计算来选取通信设备采用D2D通信模式还是基站协作下的通信模式。此种方法充分利用了不同基站下用户处于蜂窝边缘的特性，结合了D2D通信提升通信设备用户的传输峰值，较小的开销与时延等优点实现了蜂窝网络中用户性能的提升。同时此种策略大大降低了基站之间的信令开销，具有较强的实用性。 

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。 

Claims (8)

1.不同基站下用户间通信模式的选择方法，其特征在于，包括以下步骤：1）第一通信设备向所在第一基站发起要与相邻的第二基站下的第二通信设备通信的会话请求；2）第一基站接收会话请求后把会话请求发送给第二基站，同时第一、第二基站对应向第一、第二通信设备发送测量请求得到测量报告；3）第一通信设备向第二通信设备在所分配的资源上发送指示信号，从而得到第一通信设备与第二通信设备间的信道质量；4）第一基站根据测量报告和第一通信设备与第二通信设备间的信道质量对第一通信设备和第二通信设备的通信模式进行选择。

2.根据权利要求1所述的不同基站下用户间通信模式的选择方法，其特征在于，所述测量报告包括所述第一通信设备与第一基站间的信道质量、所述第一通信设备的定位坐标和所述第二通信设备的定位坐标。

3.根据权利要求2所述的不同基站下用户间通信模式的选择方法，其特征在于，步骤3）中所分配的资源是第一通信设备所在蜂窝的正交资源。

4.根据权利要求3所述的不同基站下用户间通信模式的选择方法，其特征在于，所述第一通信设备与第二通信设备间的信道质量是指两者之间的小尺度信道。

5.根据权利要求4所述的不同基站下用户间通信模式的选择方法，其特征在于，步骤4）中第一通信设备和第二通信设备的通信模式选择是指通信设备之间使用D2D通信模式还是基站协作通信模式的选择。

6.根据权利要求5所述的不同基站下用户间通信模式的选择方法，其特征在于，所述D2D通信模式是指对在不同基站的控制之下的所述第一、第二通信设备间直接进行数据传输的一种通信模式；所述基站协作通信模式是指所述第一通信设备的信息首先发送给所述第一基站，第一基站其次发送给所述第二基站，最后第二基站转发给所述第二通信设备的一种通信模式。

7.根据权利要求6所述的不同基站下用户间通信模式的选择方法，其特征在于，步骤4）中第一基站选择第一通信设备与第二通信设备的通信模式选择规则为：

当满足d≤d₀时，第一通信设备与第二通信设备采用D2D通信模式进行通信；

当满足d>d₀时，第一通信设备与第二通信设备采用不同基站协作的通信模式进行通信；其中d为第一通信设备与第二通信设备间的距离，d₀为通信模式选择的临界阈值。

8.根据权利要求7所述的不同基站下用户间通信模式的选择方法，其特征在于，所述临界阈值d₀的计算公式为，

$d_0=\frac{R}{\frac{1}{2}+{\left(\frac{{P_C\left|h_{\mathrm{CBS}}\right|}^2}{{P_D\left|h_{D_{\mathrm{Tx}}{D}_{\mathrm{Rx}}}\right|}^2}\right)}^{1/a}}$

其中，R为蜂窝小区的半径，P_C为基站协作通信模式下蜂窝用户的最大发射功率，P_D为D2D通信模式下，所述第一通信设备的最大发射功率，a为与距离有关的路损因子，|h_CBS|²为第一通信设备与第一基站间的信道质量，

为第一通信设备与第二通信设备间的信道质量。

Images