专利名称：蜂窝与端到端混合网络的干扰协调方法
技术领域：
本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种蜂窝与端到端混合网络的干扰协调方法。
背景技术：
现行的无线通信网络有两种结构，即集中式控制的蜂窝网络与分布式控制的Ad-hoc网络。在蜂窝网络中，终端设备(User Equipment, UE)之间的通信必须要通过基站(BS，或者NB，eNB)的控制。在Ad-hoc网络中，UE之间可以直接进行通信，或者通过另一个UE进行中继。在蜂窝网络中，即使两个终端设备相邻很近，也必须要通过基站之类的中心控制器来进行通信的控制，包括发射功率的控制以及使用的资源的分配。这样的集中式控制的 系统带来的好处是便于资源管理以及干扰控制，但是缺点也很明显，即资源的使用效率不是很高。例如，即使两个UE相距很近，也要使用双倍的资源来进行通信。因此，为了提高频谱使用效率，获得更高的系统吞吐量，LTE-Advanced中已经提出了一种设备间直接通信的模式(Device-to-Device communication, D2D)。这样，未来的通信网络将不再是单一模式的网络，而是集中式网络和分布式网络并存的混合式网络，如图I所示。在图I中我们可以观察到，一个UE可以直接给另一个UE发送数据，也可以在基站的控制下与另一个UE通信，甚至可以同时与基站和其他UE进行通信。与单一模式的网络相比，这种混合网络无疑将带来更大的系统性能的增益。但是，由于直通通信的终端(本发明中称为直通通信终端，英文缩写为D_UE，即D2DUE)与传统的通过基站转发进行通信的终端(本发明中称为基站转发通信终端，英文缩写为C_UE，即Cellular UE)复用相同的频率资源，因此存在着相互干扰的问题。这个干扰问题在下行(downlink，DL)和上行(uplink，UL)中都存在。图2和图3分别给出了下行和上行的干扰模式。我们可以从图2和图3中看到，在下行干扰模式示意图中(图2中)，存在两种干扰。首先C_UE是受害者，他们将被距离其较近且使用相同资源的D_UE所干扰；其次，D_UE会被基站所干扰。而在上行干扰模式示意图中(图3中)，情况刚好相反，D_UE是被干扰者，他们将被距离其较近且使用相同资源的C_UE所干扰；另外，D_UE也会干扰基站。这两种情况的干扰一定要被抑制，否则不但不能带来直通通信的好处，相反会影响现有蜂窝系统的性能。这个问题目前可以有两种直接的方法进行解决方法一所有UE (D_UE和C_UE)的资源分配都服从基站的安排。这样做的优点在于基站统一分配资源，因此可以很好地避免干扰。缺点在于由于所有通信都要由基站安排，因此终端和基站之间的信令负载会很大，通信延时会很大，这种情况在多小区的直通通信中会更明显，而且限制了终端直接通信的灵活性。方法二 D_UE完全自主地进行资源分配。这样做的优点在于可以充分发挥终端设备的灵活性，但是由于完全不受基站控制，干扰抑制的过程将是非常困难的，方法也极可能是无效的或者低效的。发明人已经在之前的专利及论文中提出了一些解决DL及UL的干扰抑制方法，在本发明中，发明人提供了一种基于终端设备的位置信息，通过D_UE进行信道测量，再利用基站发布的辅助信息，实现蜂窝与端到端混合网络中 的下行和上行的干扰抑制的方法。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种蜂窝与端到端混合网络的干扰协调方法，用以解决混合网络中相同小区下行和上行传输过程中的干扰。为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种蜂窝与端到端混合网络的干扰协调方法，所述方法包括步骤I :基站判断本小区是否含有直通通信，如果本小区含有直通通信，则执行步骤2;否则，结束；步骤2 :基站为直通通信分配公共控制信道和专用数据控制信道，并将这两个信道的时域信息和频域信息广播给本小区的所有用户；步骤3 :基站命令混合网络中的基站转发通信终端监听所述两个信道，当发现所述两个信道的信号功率大于设定阈值时，所述基站转发通信终端向基站上报干扰信息；所述干扰信息包括基站转发通信终端自身位置信息/基站转发通信终端自身ID和基站转发通信终端检测到的直通通信终端ID ；所述基站转发通信终端检测到的直通通信终端，在下行通信过程中，为干扰基站转发通信终端通信的直通通信终端；在上行通信过程中，为受基站转发通信终端干扰的直通通信终端；步骤4 :根据通信方式和系统类型确定差资源块并根据差资源块进行通信；所述通信方式包括上行通信方式和下行通信方式；所述系统类型包括频分双工LTE系统和时分双工LTE系统。当通信方式为下行通信方式并且系统类型为频分双工LTE系统时，所述步骤4具体是步骤AOl :在直通通信终端通信前，作为接收方的直通通信终端根据基站发出的参考信号的接收功率值找到差资源块，并将所述差资源块发送给作为发送方的直通通信终端;同时，当干扰信息包括基站转发通信终端自身位置信息时，作为接收方的直通通信终端将自身位置信息和差资源块发送给基站；或者，当干扰信息包括基站转发通信终端自身ID时，作为接收方的直通通信终端将自身ID和差资源块发送给基站；步骤A02 :基站收到作为接收方的直通通信终端的位置信息和差资源块后，根据作为接收方的直通通信终端的位置信息和基站转发通信终端的位置信息，确定所述作为接收方的直通通信终端设定干扰距离内的基站转发通信终端；或者，基站收到作为接收方的直通通信终端ID和差资源块后，根据作为接收方的直通通信终端ID，确定受其干扰的基站转发通信终端；步骤A03 :基站分配给步骤A02确定的基站转发通信终端除差资源块以外的资源块进行通信；作为发送方的直通通信终端与作为接收方的直通通信终端使用差资源块进行直通通信。当通信方式为下行通信方式并且系统类型为时分双工LTE系统时，所述步骤4具体是步骤BOl :在直通通信终端通信时，当干扰信息包括基站转发通信终端自身位置信息时，作为接收方的直通通信终端将自身位置信息和参考信号发送到基站；或者，在直通通信终端通信时，当干扰信息包括基站转发通信终端ID时，作为接收方的直通通信终端将自身ID和参考信号发送到基站；步骤B02 :基站收到参考信号后，进行信道测量从而获得差资源块；基站将利用时分双工LTE系统的信道互易性，直接用上行的信道测量结果作为下行的信道测量结果；SP上行信道测量得到的差资源块信息同时可用于下行传输的差资源块；基站在公共控制信道或者物理下行控制信道上将所述差资源块发送给直通通信终端；步骤B03 :基站根据作为接收方的直通通信终端的位置信息和基站转发通信终端 的位置信息，确定所述作为接收方的直通通信终端设定干扰距离内的基站转发通信终端；或者，基站根据作为接收方的直通通信终端ID，确定被接收方的直通通信终端通信所干扰的基站转发通信终端；步骤B04 :基站分配给步骤B03确定的基站转发通信终端除差资源块以外的资源块进行通信；作为接收方的直通通信终端与作为发送方的直通通信终端使用差资源块进行直通通信。当通信方式为上行通信方式并且系统类型为时分双工LTE系统或者频分双工系统时，所述步骤4具体是步骤COl :在直通通信终端通信时，当干扰信息包括基站转发通信终端自身位置信息时，作为发送方的直通通信终端将自身位置信息和参考信号发送到基站；或者，在直通通信终端通信时，当干扰信息包括基站转发通信终端ID时，作为发送方的直通通信终端将自身ID和参考信号发送到基站；步骤C02 :基站收到参考信号后，进行信道测量从而获得差资源块，并在公共控制信道或者物理下行控制信道上将所述将差资源块发送给直通通信终端；步骤C03 :基站根据作为发送方的直通通信终端的位置信息和基站转发通信终端的位置信息，确定所述作为发送方的直通通信终端设定干扰距离内的基站转发通信终端；或者，基站根据作为发送方的直通通信终端ID，确定干扰作为发送方的直通通信终端通信的基站转发通信终端；步骤C04 :基站分配给步骤C03确定的基站转发通信终端除差资源块以外的资源块进行通信；作为发送方的直通通信终端与作为接收方的直通通信终端使用差资源块进行直通通信。本发明在基站的辅助下，实现了直通通信终端的自主无线资源管理，减轻了基站的工作压力；同时，本发明不但解决了下行通信干扰，也很好地解决了上行通信干扰；另夕卜，本发明不但适用于频分双工的LTE系统，也同样适用于时分双工的LTE系统。
图I是未来的混合网络及D2D通信模式示意图2是下行通信干扰模式示意图；图3是上行通信干扰模式示意图；图4是蜂窝与端到端混合网络的干扰协调方法流程图；图5是FDD LTE系统的下行干扰抑制的信令流程图；图6是以FDD LTE系统为例的DL时隙关系图；图7是TDD LTE系统的下行干扰抑制的信令流程图；图8是TDD LTE系统和FDD LTE系统的上行干扰抑制的信令流程图；图9是以FDD LTE系统为例的UL时隙关系图。
具体实施例方式下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。图4是蜂窝与端到端混合网络的干扰协调方法流程图。本发明提供的蜂窝与端到端混合网络的干扰协调方法基于以下假设I)本发明中D2D系统是时分复用(TDD, Time Division Duplexing)的系统,蜂窝系统既可以是频分复用(FDD, Frequency Division Duplexing)的LTE系统也可以是时分复用(TDD, Time Division Duplexing)的 LTE 系统。2) D2D用户和蜂窝用户复用LTE系统的频率资源，同时D2D用户的信令和数据传输都遵循LTE的帧结构及时隙，即D2D用户是要与LTE系统完全同步的。3)本发明中的集中控制系统(即蜂窝系统)也可以推广至其他的OFDM系统。4) D2D通信过程将使用三个专用信道，分别为Common Control Channel (CCCH):公共控制信道。该信道是一个在进行直通通信的设备间传输RTS (Request To Send，请求发送)和CTS (Clear To Send，允许发送)信令的专用信道。在D2D传输刚开始的时候，eNB广播CCCH信道的资源信息，包括CCCH的时间和频率以至于让所有的蜂窝用户和D2D通信对知道CCCH的信息。在RTS信令中也可以包含发送方的发送信号功率大小，以便接收方进行信道测量。在CTS信令中也可以包含接收方检测到的接收功率。在RTS和CTS信令中，可以同时包含发送方和接收方的ID (即C-RNTI)。Data Control Channel (DCCH):专用数据控制信道。当用户设备建立了 RRC链接后，用于传送专用控制信息。在D2D通信中，DCCH用来携带相关数据控制信息，如ACK/NACK和数据控制信息DataCtrl。Data Traffic Channel (DTCH):专用业务信道。是与LTE系统中的PUCCH(PhysicalUplink Control Chennel，物理上行控制信道)信道复用后的信道，传输D2D通信的业务。5)本发明需要依据之前提出的已经公开的专利201010237273. X中的D2D通信的基于RTS/CTS的握手过程来建立连接。在RTS和CTS信令里，都将包含D_UE (直通通信终端)的ID信息(S卩C-RNTI标识)，而C_UE (基站转发通信终端)如果可以正确接收到RTS和CTS信令，在某些情况下，允许他们可以获得这些D_UE的ID信息。
如图4所示，蜂窝与端到端混合网络的干扰协调方法包括步骤I :基站(eNB)判断本小区是否含有直通通信(D2D通信)，如果本小区含有直通通信，则执行步骤2 ;否则，结束。步骤2 :基站(eNB)为直通通信(D2D通信)分配公共控制信道(CCCH)和专用数据控制信道(DCCH)，并将这两个信道的时域信息和频域信息广播给本小区的所有用户，包括基站转发通信终端(C_UE)和直通通信终端(D_UE)。这样本小区所有的D_UE和C_UE都将知道CCCH和DCCH的信息。步骤3 :基站(eNB)命令混合网络中的基站转发通信终端(C_UE)监听所述两个信道，当发现这两个信道的信号功率大于设定阈值时，基站转发通信终端(C_UE)向基站上报干扰信息。基于之前已经获得D2D通信的建立过程的信息(参考我们之前的专利 201010237273. X)，我们知道D2D通信时在CCCH和DCCH上总是有信令在传输，因此eNB命令C_UE去监听这两个信道，发现这两个信道的信号功率比某一门限值大时，将该结果及时报告给eNB。基站转发通信终端(C_UE)向基站上报的干扰信息有两种方式，分别为格式I :基站转发通信终端(C_UE)自身位置信息和基站转发通信终端(C_UE)检测到的直通通信终端(D_UE) ID,即C-RNTI。格式2 :基站转发通信终端(C_UE)自身ID和基站转发通信终端(C_UE)检测到的直通通信终端(D_UE) ID,即C-RNTI。这其中，基站转发通信终端(C_UE)检测到的直通通信终端(D_UE)，在下行通信过程中，为干扰基站转发通信终端(C_UE)通信的直通通信终端(D_UE);在上行通信过程中，为受基站转发通信终端(C_UE)干扰的直通通信终端(D_UE)。干扰信息的两种格式如下表(表I和表2)所示。
Posiiion οΓ C_UEViciim D UE (Xl3Yl) DUElD_UE2
(X3, Y3)D_UE5
DU E 6表I. C_UE上报的干扰信息表(格式I)
ID of C—UEVictim D—UE
C_UE1D_UE1DJJ E2
C_UE3D_UE5
DU E 6表2. C_UE上报的干扰信息表(格式2)基站(eNB)获得这样的信息后，就知道哪些D_UE附近的C_UE将会被D2D的通信干扰。这对于在蜂窝小区中进行无线资源管理(RRM)提供了必要的信息。
步骤4 :根据通信方式和系统类型确定差资源块(BRBs)并根据差资源块进行通信。其中，通信方式包括上行通信方式和下行通信方式；系统类型包括频分双工LTE系统和时分双工LTE系统。下面通过下行通信方式和上行通信方式，分别说明确定差资源块(BRBs)并根据差资源块进行通信的过程。先以下行通信方式为例进行说明，对于下行通信方式，还要分为频分双工LTE系统和时分双工LTE系统。当通信方式为下行通信方式并且系统类型为频分双工LTE系统时，确定差资源块(BRBs)并根据差资源块进行通信具体是步骤AOl :进行直通通信(D2D通信)前，直通通信终端(D_UE)要进行信道检测。对于频分双工LTE(FDD LTE)系统，信道检测是通过直通通信终端的接收方接收基站(eNB)发送的参考信号(RS)实现的。如同正常的LTE信道检测一样，D2D通信对中作为接收方的直 通通信终端(记作Rx_D_UE)，将根据其接收到的RS在系统带宽内进行检测，根据接收到的RS的接收功率(RSRP)值，找到差的资源块(BRBs)，并将这个结果在CCCH信道发送给D2D通信对中作为发送方的直通通信终端(记作Tx_D_UE)。其中，差资源块为信道测量设备(本例中为Rx_D_UE)接收到的基站参考信号的功率在设定门限值以下的资源块。与此同时，Rx_D_UE还要在PUCCH信道将差资源块发送给基站(eNB)。其发送给基站时的数据格式，根据干扰信息的格式，也分为两种当干扰信息采用格式I时，即干扰信息包括基站转发通信终端自身位置信息时，Rx_D_UE发送给基站(eNB)的格式为格式3 Rx_D_UE自身位置信息和差资源块(BRBs)。当干扰信息采用格式2时，即干扰信息包括基站转发通信终端自身ID时，Rx_D_UE发送给基站(eNB)的格式为格式4 Rx_D_UE自身ID和差资源块(BRBs)。Rx_D_UE向基站(eNB)发送的信息的两种格式如下表(表3和表4)所示
权利要求
1.一种蜂窝与端到端混合网络的干扰协调方法，其特征是所述方法包括 步骤I :基站判断本小区是否含有直通通信，如果本小区含有直通通信，则执行步骤2 ；否则，结束； 步骤2 :基站为直通通信分配公共控制信道和专用数据控制信道，并将这两个信道的时域信息和频域信息广播给本小区的所有用户； 步骤3 :基站命令混合网络中的基站转发通信终端监听所述两个信道，当发现所述两个信道的信号功率大于设定阈值时，所述基站转发通信终端向基站上报干扰信息；所述干扰信息包括基站转发通信终端自身位置信息/基站转发通信终端自身ID和基站转发通信终端检测到的直通通信终端ID ； 所述基站转发通信终端检测到的直通通信终端，在下行通信过程中，为干扰基站转发通信终端通信的直通通信终端；在上行通信过程中，为受基站转发通信终端干扰的直通通信终端； 步骤4 :根据通信方式和系统类型确定差资源块并根据差资源块进行通信； 所述通信方式包括上行通信方式和下行通信方式； 所述系统类型包括频分双工LTE系统和时分双工LTE系统。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征是当通信方式为下行通信方式并且系统类型为频分双工LTE系统时，所述步骤4具体是步骤AOl :在直通通信终端通信前，作为接收方的直通通信终端根据基站发出的参考信号的接收功率值找到差资源块，并将所述差资源块发送给作为发送方的直通通信终端；同时，当干扰信息包括基站转发通信终端自身位置信息时，作为接收方的直通通信终端将自身位置信息和差资源块发送给基站；或者，当干扰信息包括基站转发通信终端自身ID时，作为接收方的直通通信终端将自身ID和差资源块发送给基站； 步骤A02:基站收到作为接收方的直通通信终端的位置信息和差资源块后，根据作为接收方的直通通信终端的位置信息和基站转发通信终端的位置信息，确定所述作为接收方的直通通信终端设定干扰距离内的基站转发通信终端； 或者，基站收到作为接收方的直通通信终端ID和差资源块后，根据作为接收方的直通通信终端ID，确定受其干扰的基站转发通信终端； 步骤A03 :基站分配给步骤A02确定的基站转发通信终端除差资源块以外的资源块进行通信；作为发送方的直通通信终端与作为接收方的直通通信终端使用差资源块进行直通通信。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征是当通信方式为下行通信方式并且系统类型为时分双工LTE系统时，所述步骤4具体是 步骤BOl :在直通通信终端通信时，当干扰信息包括基站转发通信终端自身位置信息时，作为接收方的直通通信终端将自身位置信息和参考信号发送到基站； 或者，在直通通信终端通信时，当干扰信息包括基站转发通信终端ID时，作为接收方的直通通信终端将自身ID和参考信号发送到基站； 步骤B02 :基站收到参考信号后，进行信道测量从而获得差资源块；基站将利用时分双工LTE系统的信道互易性，直接用上行的信道测量结果作为下行的信道测量结果；即上行信道测量得到的差资源块信息同时可用于下行传输的差资源块；基站在公共控制信道或者物理下行控制信道上将所述差资源块发送给直通通信终端； 步骤B03 :基站根据作为接收方的直通通信终端的位置信息和基站转发通信终端的位置信息，确定所述作为接收方的直通通信终端设定干扰距离内的基站转发通信终端； 或者，基站根据作为接收方的直通通信终端ID，确定作为接收方的直通通信终端通信所干扰的基站转发通信终端； 步骤B04 :基站分配给步骤B03确定的基站转发通信终端除差资源块以外的资源块进行通信；作为接收方的直通通信终端与作为发送方的直通通信终端使用差资源块进行直通通信。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征是当通信方式为上行通信方式并且系统类型为时分双工LTE系统或者频分双工系统时，所述步骤4具体是 步骤COl :在直通通信终端通信时，当干扰信息包括基站转发通信终端自身位置信息时，作为发送方的直通通信终端将自身位置信息和参考信号发送到基站； 或者，在直通通信终端通信时，当干扰信息包括基站转发通信终端ID时，作为发送方的直通通信终端将自身ID和参考信号发送到基站； 步骤C02:基站收到参考信号后，进行信道测量从而获得差资源块，并在公共控制信道或者物理下行控制信道上将所述将差资源块发送给直通通信终端； 步骤C03 :基站根据作为发送方的直通通信终端的位置信息和基站转发通信终端的位置信息，确定所述作为发送方的直通通信终端设定干扰距离内的基站转发通信终端； 或者，基站根据作为发送方的直通通信终端ID，确定干扰作为发送方的直通通信终端通信的基站转发通信终端； 步骤C04 :基站分配给步骤C03确定的基站转发通信终端除差资源块以外的资源块进行通信；作为发送方的直通通信终端与作为接收方的直通通信终端使用差资源块进行直通通信。
全文摘要
本发明公开了无线通信技术领域中的一种蜂窝与端到端混合网络的干扰协调方法。包括基站判断本小区是否含有直通通信，如果本小区含有直通通信，则基站为直通通信分配公共控制信道和专用数据控制信道，并将这两个信道的时域信息和频域信息广播给本小区的所有用户；基站命令混合网络中的基站转发通信终端监听所述两个信道，当发现所述两个信道的信号功率大于设定阈值时，所述基站转发通信终端向基站上报干扰信息；根据通信方式和系统类型确定差资源块并根据差资源块进行通信。本发明不但解决了下行通信干扰，也很好地解决了上行通信干扰；另外，本发明不但适用于频分双工的LTE系统，同样也适用于时分双工的LTE系统。
文档编号H04W72/00GK102883438SQ20121036588
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者徐少毅, 王俊伟 申请人:北京交通大学