为多个设备到设备通信分配资源方法和装置制造方法

文档序号:7998328阅读:301来源:国知局
为多个设备到设备通信分配资源方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了通信系统中分配资源以容纳多个同时发生的D2D通信的方案。首先,基站向小区中的所有D2D?UE发送预定邻居距离;各个D2D?UE基于所接收到的预定邻居距离,确定其各自的邻居信息并将其各自的邻居信息发送至基站;基站根据接收到的来自所有D2D?UE的各自的邻居信息;确定所有D2D对的各自的邻居信息;然后,D2D对中的接收D2D?UE确定其自己的干扰容忍度的值,并将所确定的值发送至基站;基站将接收到的该接收D2D?UE的干扰容忍度的值作为该接收D2D?UE所属D2D对的干扰容忍度的值;最后,基站根据所有D2D对的各自的邻居信息以及干扰容忍度的值,并基于贪心算法,将所有D2D对分入若干个分组内,并为每个分组分配不同的资源,然后将为每个D2D对分配的资源通知每个D2D对。
【专利说明】为多个设备到设备通信分配资源方法和装置

【技术领域】
[0001] 本申请涉及通信系统,尤其涉及通信系统中为各个设备到设备对 (Device-t〇-Device pair)分配资源以容纳多个同时发生的设备到设备通信的方法和装 置。

【背景技术】
[0002] 设备到设备(Device-to-Device,D2D)通信是一种非常有前途的技术,其中具有 较好的通信信道的用户设备(user equipment, UE)之间构建成D2D对,使得它们之间能够 直接互相通信而无需经由蜂窝演进节点(eNB)的中继。由此,LTE蜂窝网络的性能(例如, 吞吐量和传输延时)能够得以改善。由于上述的优势,许多公司及研究机构都试图将D2D 通信引入LTE蜂窝网络以改善系统的效率。在目前的3GPP RAN会议#58, D2D通信被核准 为LTE蜂窝网络的一个研究项目。
[0003] D2D与蜂窝UEs的共存通常具有两种方式,(1) D2D与蜂窝UEs共享资源;(2) D2D以 蜂窝eNB分配的专用资源进行通信,该专用资源与蜂窝UEs的资源正交。第二种共存方式 使得D2D通信带来了利益并且对现有蜂窝UEs不产生干扰。然而,如果这些D2D对共享相 同的资源,那么他们之间可能相互产生干扰,从而抵消他们带来的吞吐量增益。另一方面, 如果所有这些D2D对都使用正交资源,那么资源短缺将会变得更为严重。
[0004] 目前,一些现有的方案都考虑上述第二种共存方式的应用场景。例如,对于该第 二种共存方式的应用场景,"Xiaogang R.,Gaohui T. and Zhongpei Z.,The research of IMT_A_3GPP_12108on D2Dgrouping algorithm(in Chinese), Proc. 33th conference of IMT-Apromoting group of 3GPP project,Beijing,2012,1-8.,'中提出了 一种方案(下文 中简称为"自由度方案")以使得多个D2D对同时传输成为可能。在该方案中,具有固定链 路距离的D2D对被分成多组,每组使用一个资源。D2D对根据他们的自由度(也即,一个D2D 对的邻居的个数)被排等级,且每对被有序地分配资源。被分配的资源的个数基于色彩算 法(coloring algorithm)被最小化。
[0005] 然而,上述方案存在以下缺陷:
[0006] 1.大部分D2D对的数据速率低。该方案使得大部分D2D对被分入第一组。因此, 第一组中的干扰最大,其中D2D链路更容易中断,导致低吞吐量。
[0007] 2.未考虑总和干扰(sum-interference)。由于干扰图形是通过成对模型 (pairwise model)绘制的且来自所有其他传输链路的干扰的总效应被忽略,因此,其未能 实现D2D通信的目标数据速率。
[0008] 3. D2D链路的距离被假定为都相同。在现实的无线环境中,D2D链路的距离相互之 间通常是不同的,且链路质量受到其距离的影响。因此,一个更好的方案需要考虑他们的距 离以及链路质量。
[0009] 另一种方案为随机方案。在该随机方案中,每个资源趋于容纳相同个数的D2D对。 因此,如果不考虑D2D对的单独的链路质量,那么该方案将能够获得较好的吞吐量。但是, 该随机方案消耗较多的资源。
[0010] 因此,如何有效地将D2D通信引入蜂窝网络,也即以较少的专用资源得到更高的 吞吐量,是急需解决的一个问题。


【发明内容】

[0011] 本发明旨在提供一种能够容纳LTE蜂窝网络中同时发生的多个D2D通信的方案。
[0012] 假设本发明的蜂窝小区中随机地部署了多个UEs。如果相互通信的UEs之间的无 线链路足够好,那么他们之间构成D2D对。D2D对经由eNB分配的资源传输数据,并且一个 D2D对中的两个UEs不会同时发送数据。因此,将每个D2D对当作一个顶点(Vertex),并且 其位置假设通过该D2D对中的传输UE确定。该小区中未被选作D2D对的UEs被称为蜂窝 UEs,其经由与D2D对的资源相正交的资源来传输数据。因此,在本发明中,蜂窝UEs对D2D 对的性能的影响可以忽略。
[0013] 本发明的技术方案旨在实现以下两个目标:⑴最大化这些D2D对的资源效率,也 艮P,最大化多个D2D对每资源的吞吐量;(2)每个D2D对能够满足信干噪比(SINR)的需求 从而实现某种服务质量(QoS)。
[0014] 为了实现上述目标,根据本发明的一个方面,提出了一种在通信系统的基站中用 于分配资源的方法,其中,所述基站的覆盖范围内包括多个D2D对,每个D2D对包括两个D2D 用户设备,所述方法包括以下步骤:i.向本基站覆盖范围内的所有D2D用户设备发送预定 邻居距离;ii.接收来自所述所有D2D用户设备的各自的邻居信息;iii.根据所述所有D2D 用户设备的各自的邻居信息,确定所述多个D2D对的各自的邻居信息;iv.获取所述多个 D2D对的各自的干扰容忍度的值;v.根据所述多个D2D对的各自的邻居信息以及干扰容忍 度的值,并基于贪心算法,将所述多个D2D对分入若干个分组内,并为每个分组分配不同的 资源,其中分入同一分组内的D2D对互不为邻居。vi.将为所述多个D2D对中的每个D2D对 分配的资源通知所述每个D2D对。
[0015] 有利的,所述步骤i之后,所述步骤iv之前还包括以下步骤:-接收来自所述所有 D2D用户设备中的一个或多个D2D用户设备的关于该一个或多个D2D用户设备的D2D同伴 的查询消息;-将所述一个或多个D2D用户设备的D2D同伴的信息通知该一个或多个D2D用 户设备。
[0016] 有利的,所述步骤iv包括以下步骤:-从所述多个D2D对中的每个D2D对的接收 D2D用户设备处获取该接收D2D用户设备的干扰容忍度的值;-将所述接收D2D用户设备的 干扰容忍度的值作为对应于该接收D2D用户设备所属的D2D对的干扰容忍度的值;
[0017] 其中,所述接收D2D用户设备的干扰容忍度的值通过以下方式获得:
[0018] -通过下式计算所述接收D2D用户设备的干扰容忍度的值Κ(·
[0019]

【权利要求】
1. 一种在通信系统的基站中用于分配资源的方法,其中,所述基站的覆盖范围内包括 多个D2D对,每个D2D对包括两个D2D用户设备,所述方法包括以下步骤:
1. 向本基站覆盖范围内的所有D2D用户设备发送预定邻居距离; ii. 接收来自所述所有D2D用户设备的各自的邻居信息; iii. 根据所述所有D2D用户设备的各自的邻居信息,确定所述多个D2D对的各自的邻 居信息; iv. 获取所述多个D2D对的各自的干扰容忍度的值; v. 根据所述多个D2D对的各自的邻居信息以及干扰容忍度的值,并基于贪心算法,将 所述多个D2D对分入若干个分组内,并为每个分组分配不同的资源,其中分入同一分组内 的D2D对互不为邻居。 vi. 将为所述多个D2D对中的每个D2D对分配的资源通知所述每个D2D对。
2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤i之后,所述步骤iv之前还包括 以下步骤: -接收来自所述所有D2D用户设备中的一个或多个D2D用户设备的关于该一个或多个 D2D用户设备的D2D同伴的查询消息; -将所述一个或多个D2D用户设备的D2D同伴的信息通知该一个或多个D2D用户设备。
3. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤iv包括以下步骤: -从所述多个D2D对中的每个D2D对的接收D2D用户设备处获取该接收D2D用户设备 的干扰容忍度的值; -将所述接收D2D用户设备的干扰容忍度的值作为对应于该接收D2D用户设备所属的 D2D对的干扰容忍度的值; 其中,所述接收D2D用户设备的干扰容忍度的值通过以下方式获得: -通过下式计算所述接收D2D用户设备的干扰容忍度的值Κ?
其中,广表示所述接收D2D用户设备从其发送D2D用户设备接收到有用信号的接收 功率,L表示所述接收D2D用户设备从其最近的非邻居D2D对接收到信号的接收功率,N。表 示热噪声,Yth表示SINR门限值,α表示路径损耗因子; -通过下式量化所计算的干扰容忍度的值?,以获得量化后的干扰容忍度的值
其中,Μ为所述基站覆盖范围内的D2D对的个数,[_」表示向下取整。
4. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤iv包括以下步骤: -从所述多个D2D对中的每个D2D对的接收D2D用户设备处获取该接收D2D用户设备 的干扰容忍度的值,以及从发送D2D用户设备处获取该发送D2D用户设备的干扰容忍度的 值; -将所述接收D2D用户设备的干扰容忍度的值和所述发送D2D用户设备的干扰容忍度 的值中的较小值作为该接收D2D用户设备和发送D2D用户设备所属的D2D对的干扰容忍度 的值; 其中,所述接收D2D用户设备的干扰容忍度的值通过以下方式获得: -通过下式计算所述接收D2D用户设备的干扰容忍度的值H,·
其中,广表示所述接收D2D用户设备从其发送D2D用户设备接收到有用信号的接收 功率,L表示所述接收D2D用户设备从其最近的非邻居D2D对接收到信号的接收功率,N。表 示热噪声,Yth表示SINR门限值,α表示路径损耗因子; -通过下式量化所计算的干扰容忍度的值Kf,以获得量化后的干扰容忍度的值
其中,Μ为所述基站覆盖范围内的D2D对的个数,」表示向下取整;以及 其中,所述发送D2D用户设备的干扰容忍度的值通过以下方式获得: -通过下式计算所述发送D2D用户设备的干扰容忍度的值Κ;
其中,广表示所述发送D2D用户设备从其接收D2D用户设备接收到有用信号的接收 功率,表示所述发送D2D用户设备从其最近的非邻居D2D对接收到信号的接收功率,N。表 示热噪声,Yth表示SINR门限值; -通过下式量化所计算的干扰容忍度的值K%,以获得量化后的干扰容忍度的值
其中,Μ为所述基站覆盖范围内的D2D对的个数,[_」表示向下取整。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤ν包括以下步骤: vl.以所述多个D2D对中的每个D2D对的干扰容忍度的值,非降序排列该多个D2D对, 以生成经排序后的D2D对集合; v2.建立一个分组,并将经排序后的D2D对集合中的第一个D2D对放入该分组中,并将 该第一个D2D对从经排序后的D2D对集合中去除,以更新该D2D对集合; v3.按顺序从更新后的D2D对集合中选择一个与该分组中的任一成员均不是邻居的 D2D对,并将所选择的D2D对放入该分组中,并从D2D对集合中去除所选择的D2D对以更新 该D2D对集合,并将该分组中的每个成员的干扰容忍度的值减1 ; v4.重复上述步骤v3直至该分组中的至少一个成员的干扰容忍度的值小于等于零; v5.以更新后的D2D对集合中剩余的D2D对的干扰容忍度的值,非降序排列该剩余的 D2D对,以生成经排序后的D2D对集合; v6.重复上述步骤v2至v5直至D2D对集合为空; v7.为所建立的多个分组中的每个分组分配不同的资源。
6. -种在通信系统的基站中用于分配资源的方法,其中,所述基站的覆盖范围内包括 多个D2D对,每个D2D对包括两个D2D用户设备,所述方法包括以下步骤: a. 向本基站覆盖范围内的所有D2D用户设备发送预定合作距离和预定干扰距离; b. 接收来自所述所有D2D用户设备的各自的合作集合和干扰源集合; c. 根据所述所有D2D用户设备的各自的合作集合和干扰源集合,构建所述多个D2D对 的干扰图; d. 基于所述多个D2D对的干扰图以及贪心算法,并根据所述多个D2D对的饱和度,将所 述多个D2D对分入若干个分组内,并为每个分组分配不同的资源,其中,对于某个D2D对,其 饱和度表示其邻居中已被分配资源的D2D对的个数; e. 将为所述多个D2D对中的每个D2D对分配的资源通知所述每个D2D对。
7. 根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述步骤d包括以下步骤: dl.计算所述多个D2D对的各自的自由度,并根据所述多个D2D对的各自的自由度,将 所述多个D2D对按照非递增排列,以生成经排序后的D2D对集合; d2.用随机的颜色给所述经排序后的D2D对集合中的第一个D2D对染色,并计算所述经 排序后的D2D对集合中的其余D2D对的饱和度; d3.从所述其余D2D对中选取具有最大饱和度的D2D对; d4.用当前可用颜色集合中被用的次数最少的颜色给选出的D2D对染色,其中,所述当 前可用颜色集合包含了非此D2D对干扰源已被染色的所有颜色集合;如果当前可用颜色集 合为空,则创建一个新颜色; d5.更新此D2D对干扰源的饱和度; d6.返回到上述步骤d3直到所有的D2D对被染色。
8. -种在通信网络的接收D2D用户设备中用于辅助基站分配资源的方法,其中,所述 方法包括以下步骤: I. 接收来自所述基站的预定邻居距离; II. 基于所接收到的预定邻居距离,确定本接收D2D用户设备的邻居信息; III. 将所确定的本接收D2D用户设备的邻居信息发送至所述基站; IV. 确定本接收D2D用户设备的干扰容忍度的值,并将所确定的本接收D2D用户设备的 干扰容忍度的值发送至所述基站; V. 接收来自基站的资源分配信息。
9. 根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述步骤I之后,所述步骤IV之前还包括 以下步骤: -判断本接收D2D用户设备是否知晓其D2D同伴; -如果否,则向所述基站发送查询消息,用于查询本接收D2D用户设备的D2D同伴; -接收来自所述基站的本接收D2D用户设备的D2D同伴的信息。
10. 根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述步骤IV包括以下步骤: -通过下式计算本接收D2D用户设备的干扰容忍度的值Nf
其中,^^厂表示本接收D2D用户设备从其发送D2D用户设备接收到有用信号的接收功 率,表示本接收D2D用户设备从其最近的非邻居D2D对接收到信号的接收功率,队表示 热噪声,Yth表示SINR门限值,α表示路径损耗因子; -通过下式量化所计算的干扰容忍度的值以获得量化后的干扰容忍度的值<
其中,Μ为所述基站覆盖范围内的D2D对的个数,L」表示向下取整。
11. 一种在通信网络的发送D2D用户设备中用于辅助基站分配资源的方法,其中,所述 方法包括以下步骤: Α.接收来自所述基站的预定邻居距离; Β.基于所接收到的预定邻居距离,确定本发送D2D用户设备的邻居信息; C. 将所确定的本发送D2D用户设备的邻居信息发送至所述基站; Ε.接收来自基站的资源分配信息。
12. 根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述步骤Α之后,所述步骤Ε之前还包 括以下步骤: -判断本发送D2D用户设备是否知晓其D2D同伴; -如果否,则向所述基站发送查询消息,用于查询本发送D2D用户设备的D2D同伴; -接收来自所述基站的本发送D2D用户设备的D2D同伴的信息。
13. 根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述步骤C之后,所述步骤E之前还包 括以下步骤: D. 确定本发送D2D用户设备的干扰容忍度的值,并将本发送D2D用户设备的干扰容忍 度的值发送至所述基站。
14. 根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述步骤D包括以下步骤: -通过下式计算本发送D2D用户设备的干扰容忍度的值K(-
其中,表示本发送D2D用户设备从其接收D2D用户设备接收到有用信号的接收功 率,L表示本发送D2D用户设备从其最近的非邻居D2D对接收到信号的接收功率,队表示 热噪声,Yth表示SINR门限值; -通过下式量化所计算的干扰容忍度的值,以获得量化后的干扰容忍度的值Η;
其中,Μ为所述基站覆盖范围内的D2D对的个数,」表示向下取整。
15. -种在通信网络的D2D用户设备中用于辅助基站分配资源的方法,其中,所述方法 包括以下步骤: -接收来自所述基站的预定合作距离和预定干扰距离; -基于所接收到的预定合作距离和预定干扰距离,确定本D2D用户设备的合作集合和 干扰源集合; -将所确定的本D2D用户设备的合作集合和干扰源集合发送至所述基站; -接收来自基站的资源分配信息。
16. -种在通信系统的基站中用于分配资源的装置,其中,所述基站的覆盖范围内包括 多个D2D对,每个D2D对包括两个D2D用户设备,所述装置包括: 第一发送单元,用于向本基站覆盖范围内的所有D2D用户设备发送预定邻居距离; 第一接收单元,用于接收来自所述所有D2D用户设备的各自的邻居信息; 第一确定单元,用于根据所述所有D2D用户设备的各自的邻居信息,确定所述多个D2D 对的各自的邻居信息; 获取单元,用于获取所述多个D2D对的各自的干扰容忍度的值; 资源分配单元,用于根据所述多个D2D对的各自的邻居信息以及干扰容忍度的值,并 基于贪心算法,将所述多个D2D对分入若干个分组内,并为每个分组分配不同的资源,其中 分入同一分组内的D2D对互不为邻居。 第二发送单元,用于将为所述多个D2D对中的每个D2D对分配的资源通知所述每个D2D 对。
17. -种在通信网络的接收D2D用户设备中用于辅助基站分配资源的装置,其中,所述 装置包括: 第二接收单元,用于接收来自所述基站的预定邻居距离; 第二确定单元,用于基于所接收到的预定邻居距离,确定本接收D2D用户设备的邻居 信息; 第三发送单元,用于将所确定的本接收D2D用户设备的邻居信息发送至所述基站; 第三确定单元,用于确定本接收D2D用户设备的干扰容忍度的值,并将所确定的本接 收D2D用户设备的干扰容忍度的值发送至所述基站; 第三接收单元,用于接收来自基站的资源分配信息。
18. -种在通信网络的发送D2D用户设备中用于辅助基站分配资源的装置,其中,所述 装置包括: 第四接收单元,用于接收来自所述基站的预定邻居距离; 第四确定单元,用于基于所接收到的预定邻居距离,确定本发送D2D用户设备的邻居 信息; 第四发送单元,用于将所确定的本发送D2D用户设备的邻居信息发送至所述基站; 第五接收单元,用于接收来自基站的资源分配信息。
19. 一种在通信系统的基站中用于分配资源的装置,其中,所述基站的覆盖范围内包括 多个D2D对,每个D2D对包括两个D2D用户设备,所述装置包括: 第五发送单元,用于向本基站覆盖范围内的所有D2D用户设备发送预定合作距离和预 定干扰距离; 第六接收单元,用于接收来自所述所有D2D用户设备的各自的合作集合和干扰源集 合; 构建单元,用于根据所述所有D2D用户设备的各自的合作集合和干扰源集合,构建所 述多个D2D对的干扰图; 分配单元,用于基于所述多个D2D对的干扰图以及贪心算法,并根据所述多个D2D对的 饱和度,将所述多个D2D对分入若干个分组内,并为每个分组分配不同的资源,其中,对于 某个D2D对,其饱和度表示其邻居中已被分配资源的D2D对的个数; 第六发送单元,用于将为所述多个D2D对中的每个D2D对分配的资源通知所述每个D2D 对。
20. -种在通信网络的D2D用户设备中用于辅助基站分配资源的装置,其中,所述装置 包括: 第七接收单元,用于接收来自所述基站的预定合作距离和预定干扰距离; 第五确定单元,用于基于所接收到的预定合作距离和预定干扰距离,确定本D2D用户 设备的合作集合和干扰源集合; 第七发送单元,用于将所确定的本D2D用户设备的合作集合和干扰源集合发送至所述 基站; 第八接收单元,用于接收来自基站的资源分配信息。
【文档编号】H04W76/00GK104105217SQ201310129702
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月15日 优先权日:2013年4月15日
【发明者】徐艳丽, 刘勇, 李栋, 杨凯 申请人:上海贝尔股份有限公司
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