[发明专利]蜂窝环境下D2D簇内数据共享方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信领域，涉及一种蜂窝环境下D2D簇内数据共享方法。

背景技术

在当前基于基础设施的蜂窝移动通信网络中，基站(BS)作为中心控制节点，是移动设备获得网络服务的唯一接入点。所有的移动设备都只能通过蜂窝系统的上行或下行信道与网络中某个特定的基站进行通信。然而，当多个移动设备彼此接近时，支持移动设备间的直接通信(D2D：device-to-device，设备到设备)会给传统的蜂窝通信带来很多的好处。这些好处包括：更长的设备电池使用时间、更高效的无线资源使用、更大的信号覆盖范围以及更低的系统干扰水平等。近年来，运用D2D通信技术来增强传统的蜂窝网络成了一个极具前景的新概念，受到广泛的重视。在这种运用D2D技术增强的蜂窝网络中，一方面，移动设备间的直接通信可以受益于蜂窝网络的集中式控制结构；另一方面，通过利用高质量D2D链路(从设备到设备的直接链路)，传统蜂窝网络的传输效率可以被大大提高。

D2D直接通信在移动蜂窝环境下有着很多的应用。例如：通过D2D簇内的数据共享，诸如电影文件下载、实时数据流和软件发布等，可以使多媒体业务的数据分发(data dissemination)效率大大提高。类似的思路也被应用于将若干个蜂窝连接合并起来以满足一些特殊的带宽需求的场景中。

上述通过D2D直接通信(即：D2D簇内数据共享)来增强的蜂窝系统中的文件下载方案可以如图1所示。多个已经接入蜂窝网络并且地理位置彼此接近的移动设备构成了一个D2D簇。同一个D2D簇内的多个移动设备可以通过D2D链路进行设备间的直接通信。假设同一个D2D簇内的所有的移动设备都希望从基站下载同一个数据文件(例如：同一首歌或者同一部电影)。在传统的方案中，每个移动设备都需要通过各自的蜂窝下行链路从基站接收完整的该数据文件(假设文件大小为C比特)，如图1所示。而在上述通过D2D簇内数据共享来增强的蜂窝系统中，基站侧的完整数据文件被切分为若干个数据块(假设切分为三个数据块，每块的大小分别为C1，C2和C3；并且C1+C2+C3＝C)，D2D簇内的每个移动设备分别通过各自的蜂窝下行链路接收其中的一个数据块；然后，为了在移动设备侧重新产生完整的数据文件，D2D簇内的每一个移动设备将自己已经成功接收到的数据块转发给簇内其他所有的移动设备，该过程被称为D2D簇内数据共享程序。经过上述一轮D2D簇内数据共享和交换后，完整的数据文件就成功的从蜂窝系统的基站侧被传送到D2D簇内的每一个移动设备侧。很显然，上述的数据传输同时利用了蜂窝链路和D2D直接链路。

D2D直接通信，作为蜂窝通信的补充和增强，与蜂窝通信共存。D2D直接通信和蜂窝通信采用相同的空中接口技术并且都工作在TDD模式下。D2D直接通信占用蜂窝系统运营的频率资源。为了降低干扰，D2D直接通信和蜂窝通信最好分别占据正交的频率资源。

所有的D2D通信都是在蜂窝系统的基站的控制下进行的，基站采用集中式调度。基站的下行单播(unicast)传输和D2D簇内数据共享可以通过时分复用的方式复用在TDD帧中，其中D2D簇内数据共享占据部分上行时隙。蜂窝系统需要通过额外的信令开销来通知移动设备进行发射/接收状态转换。

由于D2D簇内的各个移动设备之间距离较近，因此D2D链路通常质量较高，D2D簇内数据共享通常在基站发射了多个蜂窝下行单播帧后才会进行一次。多个在蜂窝下行链路上成功接收到的数据包会级联成一个更大的D2D数据包，用在D2D簇内数据共享传输。基站根据蜂窝链路质量、D2D链路质量、QoS、设备缓存大小等因素调度D2D簇内数据共享相关的所有行为。由于距离较近，D2D簇内数据共享的传输功率通常认为远远低于蜂窝上行的传输功率。

为了提高传输效率，D2D簇内数据共享采用多播(multicast)和广播(broadcast)协议。