针对d2d通信的分布式功率控制的制作方法
【专利说明】针对D2D通信的分布式功率控制
[0001]本申请要求于2013年3月8日递交的美国专利申请序列号13/790，533的优先权权益，其全部内容通过引用被结合于此。
【背景技术】
[0002]设备到设备(D2D)通信是用于提高LTE(长期演进)和其他蜂窝网络的性能的一种方式。在D2D通信中，终端(在LTE中被称为用户设备或UE)直接与彼此进行通信而不通过基站(在LTE中被称为演进型节点B或eNB)连接。由于D2D设备之间的距离较短，因而在两个或更多D2D设备之间的D2D通信通常十分具有局域性，并且该D2D通信使用很低的发射功率。D2D通信还是提高对蜂窝系统中资源的空间复用从而获得更高吞吐量的有效方法。
[0003]一种实现作为LTE网络基础设施的底层的D2D通信的方法是带外解决方案，在该方案中，D2D流量被卸载到应用层上的未授权频带(例如，由IEEE 802.11标准定义的W1-Fi)。另一方法是带内解决方案，在该方案中，D2D传输发生在LTE网络所使用的同一授权频带中。在后者的方法中，管理由D2D传输所引起的干扰成为重要问题。
【附图说明】
[0004]图1示出了用于D2D通信的示例性UE装置和eNB。
[0005]图2示出了分布式功率控制的实施例。
[0006]图3示出了在第一时隙期间的探测信号的传输。
[0007]图4示出了在第二时隙期间的反向探测信号的传输。
[0008]图5描述了发送探测信号和反向探测信号的测量时间-频率资源的分配。
【具体实施方式】
[0009]以下描述和附图充分地示出了具体实施例，以使本领域技术人员能够实现这些实施例。其他实施例可以包含结构、逻辑、电学、处理及其他改变。一些实施例的部分和特征可被包括在其他实施例的部分和特征中，或者被其他实施例的部分和特征替代。权利要求中所提出的实施例涵盖这些权利要求的所有可用的等同物。
[0010]作为LTE或其他蜂窝网络的底层的D2D通信可以在授权频带中被实现，其中，独立的正交资源被分配给每个D2D会话。在这种情况下，D2D设备不产生干扰。然而，当可用资源是在多个D2D通信会话之间共享的、并且与蜂窝网络共享的非正交资源时，D2D传输可能与其他D2D发射器的传输，以及与蜂窝UE和eNB之间的通信相干扰，如果只有上行链路资源被分配给D2D通信，则后者被限制于向eNB的蜂窝UE传输。解决这一问题的一种方法是以这样的方式来控制D2D设备的发射功率:使得D2D设备的发射功率等级足以维持D2D链路，但不至于高到足以引发对网络中其他接收器的不能接受的干扰。在以D2D通信为基础的LTE网络中，eNB可针对其自身在从蜂窝UE接收通信方面以及针对每个D2D接收器，限定什么构成了干扰等级或干扰温度的可接受等级。然而，对于eNB而言，控制每个D2D发射器的发射功率等级从而不超过这些干扰温度限制将是繁重的任务。本文描述的是用于使用分布式功率控制技术来设置D2D发射器的发射功率的技术，其中，每个D2D发射器获悉其对eNB和除其配对D2D接收器之外的D2D接收器施加的干扰等级。然后，D2D发射器能够相应地调整其发射功率。这种通过分布式功率控制来对干扰温度进行的管理使得网络能够最大化其对时间-频率资源的复用。
[0011]系统描述
[0012]图1示出了 UE Dl和UE D2的示例，UE Dl和UE D2中的每一个均包括处理器21，处理器21被接口到射频(RF)收发电路22，射频(RF)收发电路22被连接到一个或多个天线23。所示基站或eNB 40具有处理器41，处理器41被接口到RF收发电路42，RF收发电路42被连接到多个天线43。所示出的组件意图表示用于为LTE和D2D通信二者提供空中接口并且用于执行本文所描述的处理功能的任意类型的硬件/软件配置。在该图所示的实施例中，UE Dl和UE D2 二者均通过LTE链路与eNB 40通信，并且通过D2D链路彼此通信。
[0013]LTE的物理层针对下行链路是基于正交频分复用(OFDM)，并且针对上行链路是基于相关技术，即单载波频分复用(SC-FDM)。在0FDM/SC-FDM中，根据调制方案(例如，QAM (正交幅度调制))的复杂调制符号中的每一个被单独映射到在0FDM/SC-FDM符号(被称为资源元素(RE))期间所发送的特定0FDM/SC-FDM子载波。RE是LTE中的最小时间-频率资源。时域中的LTE传输被组织到无线电帧中，每个无线电帧具有1ms的持续时间。每个无线电帧由10个子帧组成，并且每个子帧由两个连续的0.5ms的时隙组成。对于扩展的循环前缀，每个时隙包括六个索引OFDM符号，而对于正常的循环前缀，每个时隙包括七个索引OFDM符号。对应于单个时隙内的十二个连续的子载波的一组资源元素被称为资源块(RB)，或者关于物理层被称为物理资源块(PRB)。在与FDD (频分双工)不同的TDD (时分双工)操作中，子帧被分配给上行链路传输或下行链路传输二者中的一个，其中，专用子帧出现在从下行链路到上行链路传输的转换处(而不出现在从上行链路到下行链路传输的转换处)。
[0014]分布式功率控制方案
[0015]下文所述的功率控制方案基于分布式网络干扰模式获悉来决定由D2D发射器设备使用的发射功率。为了获得以分布式方式的干扰模式的知识，D2D发射器和接收器使用两个正交时隙来发送探测信号。该探测信号在接收器侧和发射器侧均被测量，从而允许D2D发射器设备隐含地获悉网络干扰模式。每个D2D发射器设备可以决定发射功率，使得最接近的D2D接收器和基站不接收超过某一等级(被称为干扰温度)的干扰功率。该技术具有以下优势:1)由于增加了蜂窝网络中的D2D通信的空间复用从而提高了网络吞吐量，以及2)通过保护上行链路中的活动蜂窝用户免遭由活动的D2D链路产生的严重干扰来保证该上行链路中的活动蜂窝用户的服务质量(QoS)。
[0016]图2示出了分布式功率控制的实施例，其示出了 eNB或BS 40以及作为D2D对的两个UE’这两个UE被指定为D2D发射器TXk和D2D接收器RX k，其中，k = I到N，并且N是D2D对的总数。该技术可被描述为包括三个阶段:D2D链路建立阶段、网络干扰模式学习阶段以及功率控制阶段。D2D链路建立阶段开始于步骤502，在该步骤中，TXk向eNB请求D2D资源，该资源在步骤503被分配给TXk-RXk对。因此，针对N个D2D对中的每一个建立D2D链路TXk-RXk。eNB还分配一组测量时间-频率资源，其中每个D2D对分配一个这样的测量时间-频率资源。测量时间-频率资源可以在控制信道中并且彼此正交，并且每个测量时间-频率资源可以对应于一个资源元素或一组资源元素。
[0017]在网络干扰模式学习阶段期间，在步骤504，D2D对的每个D2D发射器TXk使用其被分配的时间-频率资源在第一时隙中以指定的功率等级发送探测信号。该指定的功率等级可以是Pmax (即，最大功率等级)或某一初始功率等级Pi,该初始功率等级Pi是在链路建立阶段基于D2D通信的预期范围而针对该系统设置。然后，在步骤505，该对的每个相应的D2D接收器RXk估计所接收信号的SINR(信号干扰加噪声比)。在第一时隙期间由发射器TXk发送的探测信号还被eNB接收，在步骤506，eNB测量总干扰，并且计算目标干扰温度等级。在步骤507，如果D2D接收器处的SINR超过了指示前向链路适当的阈值，则D2D接收器设备使用同一被分配的时间-频率资源但是在与第一时隙正交的第二时隙中以指定的功率等级发送反向探测信号。
[0018]如果D2D发射器在第二时隙期间在其被分配的时间-频率资源中检测到探测信号，则该D2D发射器知道其D2D配对设备的D2D链路的质量在当前的发射功率等级处是适当的。D2D接收器可对在第二时隙期间发送的反向探测信号的时间-频率资源中编码信息(例如，在第一时隙期间接收的信号的SINR)。同样在第二时隙期间，D2D发射器接收由属于其他D2D对的D2D接收器使用它们被分配的时间-频率资源发送的反向探测信号。通过测量这些时间-频率资源中的信号功率，每个D2D发射器由于信道互易性而获悉它的传输将对其他D2D对的D2D接收器施加的干扰是将与这些D2D对共享的时间-频率资源。
[0019]在步骤508，eNB还可以在第二时隙中，使用与分配给D2D对的时间-频率资源正交的时间-频率资源来发送探测信号。因此，D2D发射器还获悉它的传输将对eNB施加的干扰是它将与蜂窝上行链路传输共享的D2D资源。在获悉网络干扰模式之后，在步骤509，每个D2D发射器设备随后可决定其发射功率，使得选定的发射功率既满足其配对的D2D接收器所需要的SINR，又满足除了其配对的接收器之外的最接近的D2D接收器设备和eNB所看到的干扰温度等级。
[0020]图3到5示出了如上所述的分布式功率控制