用于中继用户设备和远端用户设备之间的D2D通信的方法与流程

本发明涉及无线通信技术领域，更具体地涉及一种用于无线通信系统中的用户设备至网络的中继用户设备和远端用户设备之间的设备至设备通信的方法。

背景技术：

用户设备至网络的中继(UE-to-Network Relay)在长期演进LTE系统的版本13之中是一个用于提供覆盖范围扩展的重要的话题。该技术被用于连接处于具有蜂窝网络的网络的覆盖范围之外的远端用户设备，从而使得该远端用户设备能够与该网络之中的相关的部分进行通信。

在版本12之中仅仅规定了使用广播的方式来进行设备至设备D2D的直接通信。到目前为止并不存在任何实现用户设备至网络的中继的单播的设备至设备通信。

技术实现要素：

为了使得单播的用户设备至网络的中继成为可能需要额外的设计。因此，在本发明之中提出了用于实现单播的用户设备至网络的中继的功能并且进一步提高中继服务的服务质量QoS的解决方案。

本发明的第一方面提出了一种用于无线通信系统中的用户设备至网络的中继用户设备和远端用户设备之间的设备至设备通信的方法，所述方法包括：

-第一用户设备从第二用户设备通过PC5接口接收PHY数据包，其中，在物理层上在没有ACK/NACK反馈的情况下将盲重传用于每个PHY数据包的传输，对于每个MAC PDU在物理层上实现K次自 发传输；以及

-在无线链路控制层应用确认模式，以将所述第一用户设备对所述第二用户设备的无线链路控制层RLC PDU的接收状态进行反馈，

其中，所述第一用户设备为用户设备至网络的中继用户设备时第二用户设备为远端用户设备或者所述第一用户设备为远端用户设备时第二用户设备为用户设备至网络的中继用户设备。

在依据本发明的一个实施例之中，所述方法还包括：

-所述第一用户设备通过对在物理层上的K次传输的软组合来解码MAC PDU并且据此产生ACK/NACK消息以指示所述MAC PDU是否成功解码。

在依据本发明的一个实施例之中，所述ACK/NACK消息以以下方式中的至少一种被发送给所述第二用户设备：

-所述ACK/NACK消息被叠加在所述第一用户设备发送至所述第二用户设备的PHY数据包之中；

-所述ACK/NACK消息被包括在所述第一用户设备发送至所述第二用户设备的侧向链路控制信息之中；以及

-所述ACK/NACK消息被包括在所述第一用户设备发送至所述第二用户设备的MAC PDU之中。

在依据本发明的一个实施例之中，所述PHY数据包在物理侧向链路共享信道之上得以传输。

在依据本发明的一个实施例之中，所述ACK/NACK消息之中包含多个ACK/NACK以指示相应的多个MAC PDU是否成功解码。

在依据本发明的一个实施例之中，所述多个ACK/NACK与所述多个MAC PDU相关联。

在依据本发明的一个实施例之中，所述ACK/NACK消息以固定的周期或者以固定的延时的方式从所述第一用户设备发送至所述第二用户设备。

在依据本发明的一个实施例之中，在所述第一用户设备发送至所述第二用户设备的PHY数据包之中包括所述第一用户设备所估计 的信道状态信息(CSI)。

通过以上方式实现了用户设备至网络的中继用户设备和远端用户设备之间的单播D2D通信，为了进一步增强用户设备至网络的中继用户设备和远端用户设备之间的单播D2D通信的服务质量即QoS，在依据本发明的一个实施例之中，所述无线通信系统还包括与所述用户设备至网络的中继用户设备所通信的基站，其中，

-所述用户设备至网络的中继用户设备收集所述远端用户设备所发送的上行链路缓存状态报告并且实施在PC5接口上的信道测量，以将缓存状态信息BSR、ACK/NACK统计信息和/或信道状态信息CSI发送至所述基站；

-所述基站为所述用户设备至网络的中继用户设备选择包括模式1和模式2的通信模式，当所述用户设备至网络的中继用户设备的通信模式为模式2时所述基站为所述用户设备至网络的中继用户设备配置第一资源池而当所述用户设备至网络的中继用户设备的通信模式为模式1时所述基站根据缓存状态报告(BSR)和/或信道信息直接为所述用户设备至网络的中继用户设备分配资源；以及

-所述基站通过所述用户设备至网络的中继用户设备向所述远端用户设备发送资源分配信息，其中，所述资源分配信息包括第二资源池配置或者所分配的资源。

在依据本发明的一个实施例之中，所述第一资源池和所述第二资源池为不重叠的设备至设备资源池。

在依据本发明的一个实施例之中，所述无线通信系统还包括与所述用户设备至网络的中继用户设备所通信的基站，其中，

-如果所述用户设备至网络的中继用户设备和所述远端用户设备均采用模式2的通信模式，那么所述基站基于所观察的小区业务条件为所述用户设备至网络的中继用户设备并且经由所述用户设备至网络的中继用户设备为所述远端用户设备配置第一资源池。

在依据本发明的一个实施例之中，所述用户设备至网络的中继用户设备采取广播的方式向所述远端用户设备发送关于所述第一资 源池的信息。

在依据本发明的一个实施例之中，所述无线通信系统还包括与所述用户设备至网络的中继用户设备所通信的基站，其中，

-如果所述用户设备至网络的中继用户设备和所述远端用户设备均采用模式1的通信模式，那么所述基站根据所述用户设备至网络的中继用户设备所报告的第一缓存状态报告为所述用户设备至网络的中继用户设备并且所述用户设备至网络的中继用户设备为所述远端用户设备分配资源，其中，所述第一缓存状态报告包括PC5接口的上行链路和下行链路之上的缓存状态。

在依据本发明的一个实施例之中，所述远端用户设备向所述用户设备至网络的中继用户设备发送上行链路缓存状态报告，以使得所述用户设备至网络的中继用户设备能够收集在上行链路和下行链路之上的缓存状态，进而形成所述第一缓存状态报告。

附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1示出了依据本发明的方法的应用场景的示意图100；

图2示出了对于MAC PDU的接收的反馈的ACK/NACK被叠加在物理层数据包之中反馈给发送方的帧结构的示意图200；

图3示出了依据本发明的MAC PDU以及相对应的ACK/NACK的发送时序图300；

图4示出了依据本发明的MAC PDU以及相对应的ACK/NACK的另一个发送时序图400；

图5示出了依据本发明的一个实施例的增强服务质量的信令交互示意图500；

图6示出了依据本发明的一个实施例的增强服务质量的另一个信令交互示意图600；以及

图7示出了依据本发明的一个实施例的增强服务质量的又一个 信令交互示意图700。

在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置(模块)或步骤。

具体实施方式

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。

为了以下说明的需要，在此首先介绍以下模式1和模式2的通信模式，模式1指由基站来调度用户设备所使用的附加的资源以用于传输直接的数据和直接的控制信息；而模式2指用户设备自己从资源池之中选择合适的资源，以便进行直接的数据和直接的控制信息的传输，该资源池要么由基站来配置要么预先配置好。

图1示出了依据本发明的方法的应用场景的示意图100。从图中可以看出，远端用户设备120处于基站eNB 130的覆盖范围之外，而用户设备至网络的中继用户设备110则位于基站eNB 130的覆盖范围之内，其中，基站eNB 130与用户设备至网络的中继用户设备110之间采用Uu接口加以连接并且通信，而用户设备至网络的中继用户设备110与远端用户设备120之间采用PC5接口加以连接并且通信。传统的D2D即设备至设备的通信采用广播的方式，这样便不能一对一有目的性地加以通信并且有可能对于WAN口通信形成不必要的干扰。本发明便是基于这一应用场景而出发出于改善通信性能的考虑，依据本发明提出了一种用于无线通信系统中的用户设备至网络的中继用户设备和远端用户设备之间的设备至设备通信的方法，该方法包括：

-第一用户设备从第二用户设备通过PC5接口接收PHY数据包， 其中，在物理层上在没有ACK/NACK反馈的情况下将盲重传用于每个PHY数据包的传输，对于每个MAC PDU在物理层上实现K次自发传输；以及

-在无线链路控制层应用确认模式，以将所述第一用户设备对该第二用户设备的无线链路控制层RLC PDU的接收状态进行反馈，

其中，该第一用户设备为用户设备至网络的中继用户设备时第二用户设备为远端用户设备或者该第一用户设备为远端用户设备时第二用户设备为用户设备至网络的中继用户设备。

通过以上的两步便能实现依据本发明所要求的反馈机制，附加地，在依据本发明的一个实施例之中，该方法还包括：

-该第一用户设备通过对在物理层上的K次传输的软组合来解码MAC PDU并且据此产生ACK/NACK消息以指示该MAC PDU是否成功解码。

通过以上三步所实现的反馈机制能够使得用户设备至网络的中继用户设备和远端用户设备之间实现单播的设备至设备的D2D通信。

在依据本发明的一个实施例之中，该ACK/NACK消息以以下方式中的至少一种被发送给该第二用户设备：

-该ACK/NACK消息被叠加在该第一用户设备发送至该第二用户设备的PHY数据包之中；

-该ACK/NACK消息被包括在该第一用户设备发送至该第二用户设备的侧向链路控制信息之中；以及

-该ACK/NACK消息被包括在该第一用户设备发送至该第二用户设备的MAC PDU之中。

以下参照图2至图4来描述该ACK/NACK消息的发送方式，其中，图2示出了对于MAC PDU的接收的反馈的ACK/NACK被叠加在物理层数据包之中反馈给发送方的帧结构的示意图200；图3示出了依据本发明的MAC PDU以及相对应的ACK/NACK的发送时序图300；以及图4示出了依据本发明的MAC PDU以及相对应的 ACK/NACK的另一个发送时序图400。

从图2中可以看出，反向斜纹所标注的资源块被设置用于ACK/NACK消息的传输，其被嵌入传统的数据资源块之中，以这样的方式便能在稍加改变现有的帧结构的基础上实现该ACK/NACK消息的发送。

图3和图4分别示出了两种时序图，从图3中可以看出，其反馈周期被固定为一个周期性的发送过程，在图3所示的实施例中，该反馈周期被配置为和调度分配周期相一致，本领域的技术人员应当了解，该配置的周期当然也能够与调度分配周期不一致，只要具有确定的关系即所反馈的ACK/NACK消息与之前所发送的MAC PDU的相对应的对应关系即可。在此，本领域的技术人员应当了解，所发送的MAC PDU的个数能够为一个或者多个，相对应的，所反馈的ACK/NACK消息也与之对应地为一个或者多个，在图3所示的实施例之中，在第n-1个周期之上发送器向接收器发送一个或者多个MAC PDU，而在第n个周期即第n-1个周期之后的周期接收器向发送器反馈ACK/NACK消息，而在第n个周期当发送器接收到该ACK/NACK消息之后能够以重传接收或者解码失败的MAC PDU的方式来对该ACK/NACK消息作出回应。

而图4示出了另一个对应关系的示意图，在图4所示的实施例中，ACK/NACK消息采取固定的延时的方式加以反馈，在该实施例中为一个MAC PDU包的时间，然后，即当MAC PDU发送完的一个MAC PDU包的时间的延时过后，接收器向发送器反馈ACK/NACK消息，随即当发送器接收到该ACK/NACK消息之后能够以重传接收或者解码失败的MAC PDU的方式来对该ACK/NACK消息作出回应。

以上的两个示例表明了ACK/NACK消息之中包含多个ACK/NACK以指示相应的多个MAC PDU是否成功解码并且多个ACK/NACK与该多个MAC PDU相关联，更为具体地，ACK/NACK消息以固定的周期或者以固定的延时的方式从该第一用户设备发送 至该第二用户设备，更为具体地说，ACK/NACK的数量、在PHY数据包中用于ACK/NACK的资源以及ACK/NACK的编码解决方案均是固定的而且发送器知道这些信息，因此不需要额外的信令来实现在发送端的ACK/NACK的解码。同样地，在依据本发明的一个实施例之中，该PHY数据包在物理侧向链路共享信道之上得以传输。

在依据本发明的一个实施例之中，在该第一用户设备发送至该第二用户设备的PHY数据包之中包括该第一用户设备所估计的信道状态信息(CSI)。

通过以上方式实现了用户设备至网络的中继用户设备110和远端用户设备120之间的单播D2D通信，为了进一步增强用户设备至网络的中继用户设备110和远端用户设备120之间的单播D2D通信的服务质量即QoS，在依据本发明的一个实施例之中，该无线通信系统还包括与该用户设备至网络的中继用户设备所通信的基站，其中，

-该用户设备至网络的中继用户设备收集该远端用户设备所发送的上行链路缓存状态报告并且实施在PC5接口上的信道测量，以将缓存状态信息BSR、ACK/NACK统计信息和/或信道状态信息CSI发送至该基站；

-该基站为该用户设备至网络的中继用户设备选择包括模式1和模式2的通信模式，当该用户设备至网络的中继用户设备的通信模式为模式2时该基站为该用户设备至网络的中继用户设备配置第一资源池而当该用户设备至网络的中继用户设备的通信模式为模式1时该基站根据缓存状态报告(BSR)和/或信道信息直接为该用户设备至网络的中继用户设备分配资源；以及

-该基站通过该用户设备至网络的中继用户设备向该远端用户设备发送资源分配信息，其中，该资源分配信息包括第二资源池配置或者所分配的资源。

借助于该基站能够实现用户设备至网络的中继用户设备110和远端用户设备120之间的单播D2D通信的服务质量的增强。以下借 助于图5至图7来描述依据本发明的为了增强用户设备至网络的中继用户设备110和远端用户设备120之间的单播D2D通信的服务质量所采取的技术方案。具体地，图5示出了依据本发明的一个实施例的增强服务质量的信令交互示意图500；图6示出了依据本发明的一个实施例的增强服务质量的另一个信令交互示意图600；以及图7示出了依据本发明的一个实施例的增强服务质量的又一个信令交互示意图700。

其中，图5的情形为基站知道远端用户设备120的存在并且能够同时为用户设备至网络的中继用户设备110和远端用户设备120配置上行链路和下行链路资源。如果用户设备至网络的中继用户设备110和远端用户设备120均为模式2，那么基站能够配置两个不相重叠的D2D资源池分别用于用户设备至网络的中继用户设备110和远端用户设备120，或者用户设备至网络的中继用户设备110和远端用户设备120分别自己从基站eNB 130所配置的资源池之中选择两个不相重叠的资源池。通过这样的方式能够轻易地避免D2D通信在两个方向上的半双工的限制。

从图5中可以看出，首先，远端用户设备120向用户设备至网络的中继用户设备110报告上行链路缓存状态报告BSR，该用户设备至网络的中继用户设备110在收集了该远端用户设备120的上行链路缓存状态报告BSR的基础之上能够实施对于PC5接口的测量，从而得到ACK/NACK消息的统计以及相应的信道状态信息CSI，然后用户设备至网络的中继用户设备110一并将以上所得到的信息反馈给与之通信的基站eNB 130，基站eNB 130基于以上信息分别为用户设备至网络的中继用户设备110和远端用户设备120分配资源，其中，PC5接口的下行链路资源即用户设备至网络的中继用户设备110至远端用户设备120的通信资源由基站eNB 130直接为用户设备至网络的中继用户设备110来配置，而PC5接口的上行链路资源即远端用户设备120至用户设备至网络的中继用户设备110的通信资源由基站eNB 130间接地通过用户设备至网络的中继用户设备110 来为远端用户设备120来配置。

图6和图7所示出的情况为远端用户设备120对于基站eNB 130来说是透明的，此时，用户设备至网络的中继用户设备110更多地承担资源分配的角色，此时，如果用户设备至网络的中继用户设备110和远端用户设备120均采用模式2的通信方式，则基站能够为用户设备至网络的中继用户设备110和远端用户设备120进行资源池配置，其中，为用户设备至网络的中继用户设备110所配置的资源池能够直接发送给用户设备至网络的中继用户设备110，而为远端用户设备120所配置的资源池则需要通过用户设备至网络的中继用户设备110来转发。在此，本领域的技术人员应当了解，用户设备至网络的中继用户设备110和远端用户设备120将采用所配置的资源池来实施D2D通信而不是采用之前所预配置的资源池来进行D2D通信，这样便能提高D2D通信性能，此外也能够降低对于WAN口通信的干扰。其中，为用户设备至网络的中继用户设备110所配置的第一资源池和为远端用户设备120所配置的第二资源池能够为不重叠的设备至设备资源池。在依据本发明的一个实施例之中，该用户设备至网络的中继用户设备采取广播的方式向该远端用户设备发送关于该资源池的信息。

在依据本发明的一个实施例之中，该无线通信系统还包括与该用户设备至网络的中继用户设备所通信的基站，其中，

-如果该用户设备至网络的中继用户设备和该远端用户设备均采用模式2的通信模式，那么该基站基于所观察的小区业务条件为该用户设备至网络的中继用户设备并且经由该用户设备至网络的中继用户设备为该远端用户设备配置资源池。

从图7中可以看出，用户设备至网络的中继用户设备110从远端用户设备接收其所发送的上行链路缓存状态报告，然后结合自身的缓存状态报告一起发送给与之通信的基站eNB 130，基站eNB 130基于以上信息为用户设备至网络的中继用户设备110进行资源分配然后，由于基站eNB 130不知道远端用户设备120的存在，所以只 能由该用户设备至网络的中继用户设备110为远端用户设备120分配上行链路资源。概括的说，在依据本发明的一个实施例之中，该无线通信系统还包括与该用户设备至网络的中继用户设备所通信的基站，其中，如果该用户设备至网络的中继用户设备和该远端用户设备均采用模式1的通信模式，那么该基站根据该用户设备至网络的中继用户设备所报告的第一缓存状态报告为该用户设备至网络的中继用户设备并且该用户设备至网络的中继用户设备为该远端用户设备分配资源，其中，该第一缓存状态报告包括PC5接口的上行链路和下行链路之上的缓存状态。在依据本发明的一个实施例之中，该远端用户设备向该用户设备至网络的中继用户设备发送上行链路缓存状态报告，以使得该用户设备至网络的中继用户设备能够收集在上行链路和下行链路之上的缓存状态，进而形成该第一缓存状态报告。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论如何来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。装置权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。