專利名稱：蜂窩與端到端混合網絡的干擾協調方法
技術領域：
本發明屬于無線通信技術領域，尤其涉及一種蜂窩與端到端混合網絡的干擾協調方法。
背景技術：
現行的無線通信網絡有兩種結構，即集中式控制的蜂窩網絡與分布式控制的Ad-hoc網絡。在蜂窩網絡中，終端設備(User Equipment, UE)之間的通信必須要通過基站(BS，或者NB，eNB)的控制。在Ad-hoc網絡中，UE之間可以直接進行通信，或者通過另一個UE進行中繼。在蜂窩網絡中，即使兩個終端設備相鄰很近，也必須要通過基站之類的中心控制器來進行通信的控制，包括發射功率的控制以及使用的資源的分配。這樣的集中式控制的 系統帶來的好處是便于資源管理以及干擾控制，但是缺點也很明顯，即資源的使用效率不是很高。例如，即使兩個UE相距很近，也要使用雙倍的資源來進行通信。因此，為了提高頻譜使用效率，獲得更高的系統吞吐量，LTE-Advanced中已經提出了一種設備間直接通信的模式(Device-to-Device communication, D2D)。這樣，未來的通信網絡將不再是單一模式的網絡，而是集中式網絡和分布式網絡并存的混合式網絡，如圖I所示。在圖I中我們可以觀察到，一個UE可以直接給另一個UE發送數據，也可以在基站的控制下與另一個UE通信，甚至可以同時與基站和其他UE進行通信。與單一模式的網絡相比，這種混合網絡無疑將帶來更大的系統性能的增益。但是，由于直通通信的終端(本發明中稱為直通通信終端，英文縮寫為D_UE，即D2DUE)與傳統的通過基站轉發進行通信的終端(本發明中稱為基站轉發通信終端，英文縮寫為C_UE，即Cellular UE)復用相同的頻率資源，因此存在著相互干擾的問題。這個干擾問題在下行(downlink，DL)和上行(uplink，UL)中都存在。圖2和圖3分別給出了下行和上行的干擾模式。我們可以從圖2和圖3中看到，在下行干擾模式示意圖中(圖2中)，存在兩種干擾。首先C_UE是受害者，他們將被距離其較近且使用相同資源的D_UE所干擾；其次，D_UE會被基站所干擾。而在上行干擾模式示意圖中(圖3中)，情況剛好相反，D_UE是被干擾者，他們將被距離其較近且使用相同資源的C_UE所干擾；另外，D_UE也會干擾基站。這兩種情況的干擾一定要被抑制，否則不但不能帶來直通通信的好處，相反會影響現有蜂窩系統的性能。這個問題目前可以有兩種直接的方法進行解決方法一所有UE (D_UE和C_UE)的資源分配都服從基站的安排。這樣做的優點在于基站統一分配資源，因此可以很好地避免干擾。缺點在于由于所有通信都要由基站安排，因此終端和基站之間的信令負載會很大，通信延時會很大，這種情況在多小區的直通通信中會更明顯，而且限制了終端直接通信的靈活性。方法二 D_UE完全自主地進行資源分配。這樣做的優點在于可以充分發揮終端設備的靈活性，但是由于完全不受基站控制，干擾抑制的過程將是非常困難的，方法也極可能是無效的或者低效的。發明人已經在之前的專利及論文中提出了一些解決DL及UL的干擾抑制方法，在本發明中，發明人提供了一種基于終端設備的位置信息，通過D_UE進行信道測量，再利用基站發布的輔助信息，實現蜂窩與端到端混合網絡中 的下行和上行的干擾抑制的方法。
發明內容
本發明的目的在于，提供一種蜂窩與端到端混合網絡的干擾協調方法，用以解決混合網絡中相同小區下行和上行傳輸過程中的干擾。為了實現上述目的，本發明提出的技術方案是，一種蜂窩與端到端混合網絡的干擾協調方法，所述方法包括步驟I :基站判斷本小區是否含有直通通信，如果本小區含有直通通信，則執行步驟2;否則，結束；步驟2 :基站為直通通信分配公共控制信道和專用數據控制信道，并將這兩個信道的時域信息和頻域信息廣播給本小區的所有用戶；步驟3 :基站命令混合網絡中的基站轉發通信終端監聽所述兩個信道，當發現所述兩個信道的信號功率大于設定閾值時，所述基站轉發通信終端向基站上報干擾信息；所述干擾信息包括基站轉發通信終端自身位置信息/基站轉發通信終端自身ID和基站轉發通信終端檢測到的直通通信終端ID ；所述基站轉發通信終端檢測到的直通通信終端，在下行通信過程中，為干擾基站轉發通信終端通信的直通通信終端；在上行通信過程中，為受基站轉發通信終端干擾的直通通信終端；步驟4 :根據通信方式和系統類型確定差資源塊并根據差資源塊進行通信；所述通信方式包括上行通信方式和下行通信方式；所述系統類型包括頻分雙工LTE系統和時分雙工LTE系統。當通信方式為下行通信方式并且系統類型為頻分雙工LTE系統時，所述步驟4具體是步驟AOl :在直通通信終端通信前，作為接收方的直通通信終端根據基站發出的參考信號的接收功率值找到差資源塊，并將所述差資源塊發送給作為發送方的直通通信終端;同時，當干擾信息包括基站轉發通信終端自身位置信息時，作為接收方的直通通信終端將自身位置信息和差資源塊發送給基站；或者，當干擾信息包括基站轉發通信終端自身ID時，作為接收方的直通通信終端將自身ID和差資源塊發送給基站；步驟A02 :基站收到作為接收方的直通通信終端的位置信息和差資源塊后，根據作為接收方的直通通信終端的位置信息和基站轉發通信終端的位置信息，確定所述作為接收方的直通通信終端設定干擾距離內的基站轉發通信終端；或者，基站收到作為接收方的直通通信終端ID和差資源塊后，根據作為接收方的直通通信終端ID，確定受其干擾的基站轉發通信終端；步驟A03 :基站分配給步驟A02確定的基站轉發通信終端除差資源塊以外的資源塊進行通信；作為發送方的直通通信終端與作為接收方的直通通信終端使用差資源塊進行直通通信。當通信方式為下行通信方式并且系統類型為時分雙工LTE系統時，所述步驟4具體是步驟BOl :在直通通信終端通信時，當干擾信息包括基站轉發通信終端自身位置信息時，作為接收方的直通通信終端將自身位置信息和參考信號發送到基站；或者，在直通通信終端通信時，當干擾信息包括基站轉發通信終端ID時，作為接收方的直通通信終端將自身ID和參考信號發送到基站；步驟B02 :基站收到參考信號后，進行信道測量從而獲得差資源塊；基站將利用時分雙工LTE系統的信道互易性，直接用上行的信道測量結果作為下行的信道測量結果；SP上行信道測量得到的差資源塊信息同時可用于下行傳輸的差資源塊；基站在公共控制信道或者物理下行控制信道上將所述差資源塊發送給直通通信終端；步驟B03 :基站根據作為接收方的直通通信終端的位置信息和基站轉發通信終端 的位置信息，確定所述作為接收方的直通通信終端設定干擾距離內的基站轉發通信終端；或者，基站根據作為接收方的直通通信終端ID，確定被接收方的直通通信終端通信所干擾的基站轉發通信終端；步驟B04 :基站分配給步驟B03確定的基站轉發通信終端除差資源塊以外的資源塊進行通信；作為接收方的直通通信終端與作為發送方的直通通信終端使用差資源塊進行直通通信。當通信方式為上行通信方式并且系統類型為時分雙工LTE系統或者頻分雙工系統時，所述步驟4具體是步驟COl :在直通通信終端通信時，當干擾信息包括基站轉發通信終端自身位置信息時，作為發送方的直通通信終端將自身位置信息和參考信號發送到基站；或者，在直通通信終端通信時，當干擾信息包括基站轉發通信終端ID時，作為發送方的直通通信終端將自身ID和參考信號發送到基站；步驟C02 :基站收到參考信號后，進行信道測量從而獲得差資源塊，并在公共控制信道或者物理下行控制信道上將所述將差資源塊發送給直通通信終端；步驟C03 :基站根據作為發送方的直通通信終端的位置信息和基站轉發通信終端的位置信息，確定所述作為發送方的直通通信終端設定干擾距離內的基站轉發通信終端；或者，基站根據作為發送方的直通通信終端ID，確定干擾作為發送方的直通通信終端通信的基站轉發通信終端；步驟C04 :基站分配給步驟C03確定的基站轉發通信終端除差資源塊以外的資源塊進行通信；作為發送方的直通通信終端與作為接收方的直通通信終端使用差資源塊進行直通通信。本發明在基站的輔助下，實現了直通通信終端的自主無線資源管理，減輕了基站的工作壓力；同時，本發明不但解決了下行通信干擾，也很好地解決了上行通信干擾；另夕卜，本發明不但適用于頻分雙工的LTE系統，也同樣適用于時分雙工的LTE系統。
圖I是未來的混合網絡及D2D通信模式示意圖2是下行通信干擾模式示意圖；圖3是上行通信干擾模式示意圖；圖4是蜂窩與端到端混合網絡的干擾協調方法流程圖；圖5是FDD LTE系統的下行干擾抑制的信令流程圖；圖6是以FDD LTE系統為例的DL時隙關系圖；圖7是TDD LTE系統的下行干擾抑制的信令流程圖；圖8是TDD LTE系統和FDD LTE系統的上行干擾抑制的信令流程圖；圖9是以FDD LTE系統為例的UL時隙關系圖。
具體實施例方式下面結合附圖，對優選實施例作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發明的范圍及其應用。圖4是蜂窩與端到端混合網絡的干擾協調方法流程圖。本發明提供的蜂窩與端到端混合網絡的干擾協調方法基于以下假設I)本發明中D2D系統是時分復用(TDD, Time Division Duplexing)的系統,蜂窩系統既可以是頻分復用(FDD, Frequency Division Duplexing)的LTE系統也可以是時分復用(TDD, Time Division Duplexing)的 LTE 系統。2) D2D用戶和蜂窩用戶復用LTE系統的頻率資源，同時D2D用戶的信令和數據傳輸都遵循LTE的幀結構及時隙，即D2D用戶是要與LTE系統完全同步的。3)本發明中的集中控制系統(即蜂窩系統)也可以推廣至其他的OFDM系統。4) D2D通信過程將使用三個專用信道，分別為Common Control Channel (CCCH):公共控制信道。該信道是一個在進行直通通信的設備間傳輸RTS (Request To Send，請求發送)和CTS (Clear To Send，允許發送)信令的專用信道。在D2D傳輸剛開始的時候，eNB廣播CCCH信道的資源信息，包括CCCH的時間和頻率以至于讓所有的蜂窩用戶和D2D通信對知道CCCH的信息。在RTS信令中也可以包含發送方的發送信號功率大小，以便接收方進行信道測量。在CTS信令中也可以包含接收方檢測到的接收功率。在RTS和CTS信令中，可以同時包含發送方和接收方的ID (即C-RNTI)。Data Control Channel (DCCH):專用數據控制信道。當用戶設備建立了 RRC鏈接后，用于傳送專用控制信息。在D2D通信中，DCCH用來攜帶相關數據控制信息，如ACK/NACK和數據控制信息DataCtrl。Data Traffic Channel (DTCH):專用業務信道。是與LTE系統中的PUCCH(PhysicalUplink Control Chennel，物理上行控制信道)信道復用后的信道，傳輸D2D通信的業務。5)本發明需要依據之前提出的已經公開的專利201010237273. X中的D2D通信的基于RTS/CTS的握手過程來建立連接。在RTS和CTS信令里，都將包含D_UE (直通通信終端)的ID信息(S卩C-RNTI標識)，而C_UE (基站轉發通信終端)如果可以正確接收到RTS和CTS信令，在某些情況下，允許他們可以獲得這些D_UE的ID信息。
如圖4所示，蜂窩與端到端混合網絡的干擾協調方法包括步驟I :基站(eNB)判斷本小區是否含有直通通信(D2D通信)，如果本小區含有直通通信，則執行步驟2 ;否則，結束。步驟2 :基站(eNB)為直通通信(D2D通信)分配公共控制信道(CCCH)和專用數據控制信道(DCCH)，并將這兩個信道的時域信息和頻域信息廣播給本小區的所有用戶，包括基站轉發通信終端(C_UE)和直通通信終端(D_UE)。這樣本小區所有的D_UE和C_UE都將知道CCCH和DCCH的信息。步驟3 :基站(eNB)命令混合網絡中的基站轉發通信終端(C_UE)監聽所述兩個信道，當發現這兩個信道的信號功率大于設定閾值時，基站轉發通信終端(C_UE)向基站上報干擾信息。基于之前已經獲得D2D通信的建立過程的信息(參考我們之前的專利 201010237273. X)，我們知道D2D通信時在CCCH和DCCH上總是有信令在傳輸，因此eNB命令C_UE去監聽這兩個信道，發現這兩個信道的信號功率比某一門限值大時，將該結果及時報告給eNB。基站轉發通信終端(C_UE)向基站上報的干擾信息有兩種方式，分別為格式I :基站轉發通信終端(C_UE)自身位置信息和基站轉發通信終端(C_UE)檢測到的直通通信終端(D_UE) ID,即C-RNTI。格式2 :基站轉發通信終端(C_UE)自身ID和基站轉發通信終端(C_UE)檢測到的直通通信終端(D_UE) ID,即C-RNTI。這其中，基站轉發通信終端(C_UE)檢測到的直通通信終端(D_UE)，在下行通信過程中，為干擾基站轉發通信終端(C_UE)通信的直通通信終端(D_UE);在上行通信過程中，為受基站轉發通信終端(C_UE)干擾的直通通信終端(D_UE)。干擾信息的兩種格式如下表(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上報的干擾信息表(格式I)
ID of C—UEVictim D—UE
C_UE1D_UE1DJJ E2
C_UE3D_UE5
DU E 6表2. C_UE上報的干擾信息表(格式2)基站(eNB)獲得這樣的信息后，就知道哪些D_UE附近的C_UE將會被D2D的通信干擾。這對于在蜂窩小區中進行無線資源管理(RRM)提供了必要的信息。
步驟4 :根據通信方式和系統類型確定差資源塊(BRBs)并根據差資源塊進行通信。其中，通信方式包括上行通信方式和下行通信方式；系統類型包括頻分雙工LTE系統和時分雙工LTE系統。下面通過下行通信方式和上行通信方式，分別說明確定差資源塊(BRBs)并根據差資源塊進行通信的過程。先以下行通信方式為例進行說明，對于下行通信方式，還要分為頻分雙工LTE系統和時分雙工LTE系統。當通信方式為下行通信方式并且系統類型為頻分雙工LTE系統時，確定差資源塊(BRBs)并根據差資源塊進行通信具體是步驟AOl :進行直通通信(D2D通信)前，直通通信終端(D_UE)要進行信道檢測。對于頻分雙工LTE(FDD LTE)系統，信道檢測是通過直通通信終端的接收方接收基站(eNB)發送的參考信號(RS)實現的。如同正常的LTE信道檢測一樣，D2D通信對中作為接收方的直 通通信終端(記作Rx_D_UE)，將根據其接收到的RS在系統帶寬內進行檢測，根據接收到的RS的接收功率(RSRP)值，找到差的資源塊(BRBs)，并將這個結果在CCCH信道發送給D2D通信對中作為發送方的直通通信終端(記作Tx_D_UE)。其中，差資源塊為信道測量設備(本例中為Rx_D_UE)接收到的基站參考信號的功率在設定門限值以下的資源塊。與此同時，Rx_D_UE還要在PUCCH信道將差資源塊發送給基站(eNB)。其發送給基站時的數據格式，根據干擾信息的格式，也分為兩種當干擾信息采用格式I時，即干擾信息包括基站轉發通信終端自身位置信息時，Rx_D_UE發送給基站(eNB)的格式為格式3 Rx_D_UE自身位置信息和差資源塊(BRBs)。當干擾信息采用格式2時，即干擾信息包括基站轉發通信終端自身ID時，Rx_D_UE發送給基站(eNB)的格式為格式4 Rx_D_UE自身ID和差資源塊(BRBs)。Rx_D_UE向基站(eNB)發送的信息的兩種格式如下表(表3和表4)所示
權利要求
1.一種蜂窩與端到端混合網絡的干擾協調方法，其特征是所述方法包括 步驟I :基站判斷本小區是否含有直通通信，如果本小區含有直通通信，則執行步驟2 ；否則，結束； 步驟2 :基站為直通通信分配公共控制信道和專用數據控制信道，并將這兩個信道的時域信息和頻域信息廣播給本小區的所有用戶； 步驟3 :基站命令混合網絡中的基站轉發通信終端監聽所述兩個信道，當發現所述兩個信道的信號功率大于設定閾值時，所述基站轉發通信終端向基站上報干擾信息；所述干擾信息包括基站轉發通信終端自身位置信息/基站轉發通信終端自身ID和基站轉發通信終端檢測到的直通通信終端ID ； 所述基站轉發通信終端檢測到的直通通信終端，在下行通信過程中，為干擾基站轉發通信終端通信的直通通信終端；在上行通信過程中，為受基站轉發通信終端干擾的直通通信終端； 步驟4 :根據通信方式和系統類型確定差資源塊并根據差資源塊進行通信； 所述通信方式包括上行通信方式和下行通信方式； 所述系統類型包括頻分雙工LTE系統和時分雙工LTE系統。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征是當通信方式為下行通信方式并且系統類型為頻分雙工LTE系統時，所述步驟4具體是步驟AOl :在直通通信終端通信前，作為接收方的直通通信終端根據基站發出的參考信號的接收功率值找到差資源塊，并將所述差資源塊發送給作為發送方的直通通信終端；同時，當干擾信息包括基站轉發通信終端自身位置信息時，作為接收方的直通通信終端將自身位置信息和差資源塊發送給基站；或者，當干擾信息包括基站轉發通信終端自身ID時，作為接收方的直通通信終端將自身ID和差資源塊發送給基站； 步驟A02:基站收到作為接收方的直通通信終端的位置信息和差資源塊后，根據作為接收方的直通通信終端的位置信息和基站轉發通信終端的位置信息，確定所述作為接收方的直通通信終端設定干擾距離內的基站轉發通信終端； 或者，基站收到作為接收方的直通通信終端ID和差資源塊后，根據作為接收方的直通通信終端ID，確定受其干擾的基站轉發通信終端； 步驟A03 :基站分配給步驟A02確定的基站轉發通信終端除差資源塊以外的資源塊進行通信；作為發送方的直通通信終端與作為接收方的直通通信終端使用差資源塊進行直通通信。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征是當通信方式為下行通信方式并且系統類型為時分雙工LTE系統時，所述步驟4具體是 步驟BOl :在直通通信終端通信時，當干擾信息包括基站轉發通信終端自身位置信息時，作為接收方的直通通信終端將自身位置信息和參考信號發送到基站； 或者，在直通通信終端通信時，當干擾信息包括基站轉發通信終端ID時，作為接收方的直通通信終端將自身ID和參考信號發送到基站； 步驟B02 :基站收到參考信號后，進行信道測量從而獲得差資源塊；基站將利用時分雙工LTE系統的信道互易性，直接用上行的信道測量結果作為下行的信道測量結果；即上行信道測量得到的差資源塊信息同時可用于下行傳輸的差資源塊；基站在公共控制信道或者物理下行控制信道上將所述差資源塊發送給直通通信終端； 步驟B03 :基站根據作為接收方的直通通信終端的位置信息和基站轉發通信終端的位置信息，確定所述作為接收方的直通通信終端設定干擾距離內的基站轉發通信終端； 或者，基站根據作為接收方的直通通信終端ID，確定作為接收方的直通通信終端通信所干擾的基站轉發通信終端； 步驟B04 :基站分配給步驟B03確定的基站轉發通信終端除差資源塊以外的資源塊進行通信；作為接收方的直通通信終端與作為發送方的直通通信終端使用差資源塊進行直通通信。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征是當通信方式為上行通信方式并且系統類型為時分雙工LTE系統或者頻分雙工系統時，所述步驟4具體是 步驟COl :在直通通信終端通信時，當干擾信息包括基站轉發通信終端自身位置信息時，作為發送方的直通通信終端將自身位置信息和參考信號發送到基站； 或者，在直通通信終端通信時，當干擾信息包括基站轉發通信終端ID時，作為發送方的直通通信終端將自身ID和參考信號發送到基站； 步驟C02:基站收到參考信號后，進行信道測量從而獲得差資源塊，并在公共控制信道或者物理下行控制信道上將所述將差資源塊發送給直通通信終端； 步驟C03 :基站根據作為發送方的直通通信終端的位置信息和基站轉發通信終端的位置信息，確定所述作為發送方的直通通信終端設定干擾距離內的基站轉發通信終端； 或者，基站根據作為發送方的直通通信終端ID，確定干擾作為發送方的直通通信終端通信的基站轉發通信終端； 步驟C04 :基站分配給步驟C03確定的基站轉發通信終端除差資源塊以外的資源塊進行通信；作為發送方的直通通信終端與作為接收方的直通通信終端使用差資源塊進行直通通信。
全文摘要
本發明公開了無線通信技術領域中的一種蜂窩與端到端混合網絡的干擾協調方法。包括基站判斷本小區是否含有直通通信，如果本小區含有直通通信，則基站為直通通信分配公共控制信道和專用數據控制信道，并將這兩個信道的時域信息和頻域信息廣播給本小區的所有用戶；基站命令混合網絡中的基站轉發通信終端監聽所述兩個信道，當發現所述兩個信道的信號功率大于設定閾值時，所述基站轉發通信終端向基站上報干擾信息；根據通信方式和系統類型確定差資源塊并根據差資源塊進行通信。本發明不但解決了下行通信干擾，也很好地解決了上行通信干擾；另外，本發明不但適用于頻分雙工的LTE系統，同樣也適用于時分雙工的LTE系統。
文檔編號H04W72/00GK102883438SQ20121036588
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者徐少毅, 王俊偉 申請人:北京交通大學