无线网络自适应协作模式选择策略的系统与方法与流程

相关申请交叉引用

本申请要求于2014年9月30日提交的申请号为14/503,007、发明名称为“无线网络自适应协作模式选择策略的系统与方法”的美国专利申请的优先权，其内容通过引用结合在本申请中。

本发明涉及无线通信领域，并且在具体实施例中，涉及无线网络自适应协作模式选择策略的系统与方法。

背景技术：

在无线或蜂窝系统中，可以利用设备到设备(d2d)传输来启用用户设备(ue)协作。ue协作可显著提高吞吐量和覆盖范围。可以应用不同的协作协议，例如：解码转发(d&f)、放大转发(a&f)和其它ue协作策略。然而，不同的ue协作协议或策略通常适合于不同的场景。例如，d&f在退化中继信道的情况下是合适的方案。这种方案在协作ue(cue)比目标ue(tue)具有实质上更高的接入链路质量时执行得更好。cue将来自网络的信号协作转发给tue。然而，为了得以实施，d&f要求ue中的至少一个能够对接收到的信号进行解码，这就限制了其在某些场景下的性能。需要提供适于网络中不同场景的最佳或更好的ue协作策略的方案。

技术实现要素：

根据本公开的实施例，一种由网络组件执行的用于无线网络中自适应用户设备(ue)协作模式选择的方法包括：获得针对意在从无线网络接收信号的目标ue(tue)的多个协作ue(cue)的接入链路质量。所述方法还包括：根据针对所述cue的接入链路质量，从多个受支持的ue协作模式中选择ue协作模式或混合ue协作模式。随后，指示所述cue中的一个利用所选择的ue协作模式协作转发信号给所述tue。

根据本公开的另一实施例，一种用于无线网络中自适应ue协作模式选择的网络组件包括：至少一个处理器；和非临时性计算机可读存储介质，存储由所述处理器执行的程序。所述程序包括用以完成以下操作的指令：获得无线网络的基站与针对意在从所述无线网络接收信号的tue的cue之间的链路的接入链路质量。所述程序还包括用以完成以下操作的指令：根据所述cue的接入链路质量，从多个受支持的ue协作模式中选择ue协作模式或混合ue协作模式。所述网络组件还被配置为指示所述cue利用所选择的ue协作模式协作转发信号给所述tue。

根据本公开的另一实施例，一种由网络组件执行的用于无线网络中自适应ue协作模式选择的方法包括：从针对意在从无线网络接收信号的tue的多个cue中获得从多个受支持的ue协作模式中选择ue协作模式的偏好。所述偏好根据所述cue的接入链路质量。所述方法还包括：根据来自所述cue的偏好，从所述多个受支持的ue协作模式中选择ue协作模式或混合ue协作模式。随后，指示所述cue中的一个利用所选择的ue协作模式协作转发信号给所述tue。

根据本公开的另一实施例，一种用于无线网络中自适应ue协作模式选择的网络组件包括：至少一个处理器；和非临时性计算机可读存储介质，存储由所述处理器执行的程序。所述程序包括用以完成以下操作的指令：从针对意在从无线网络接收信号的tue的cue中获得从多个受支持的ue协作模式中选择ue协作模式的偏好。所述偏好根据所述cue的链路的接入链路质量。所述程序还包括用以完成以下操作的指令：根据来自所述cue的偏好，从所述多个受支持的ue协作模式中选择ue协作模式或混合ue协作模式。所述网络组件还用于指示所述cue利用所选择的ue协作模式协作转发信号给所述tue。

根据本公开的另一实施例，一种由ue执行的用于无线网络中自适应ue协作模式选择的方法包括：从协调实体接收利用从多个受支持的ue协作模式中选择的ue协作模式协作转发信号给tue的指示。所选择的ue协作模式根据多个cue的接入链路质量。所述方法还包括：根据ue或tue的链路质量，执行参与ue协作转发信号给所述tue或进入睡眠模式中的一种。

根据本公开的另一实施例，一种用于支持无线网络中自适应ue协作模式选择的ue包括：至少一个处理器；和非临时性计算机可读存储介质，存储由所述处理器执行的程序。所述程序包括用以完成以下操作的指令：从协调实体接收利用从多个受支持的ue协作模式中选择的ue协作模式协作转发信号给tue的指示。所选择的ue协作模式根据多个cue的接入链路质量。所述程序还包括用以完成以下操作的指令：根据ue或tue的链路质量，执行参与ue协作转发信号给所述tue或进入睡眠模式中的一种。

根据本公开的另一实施例，一种由ue执行的用于无线网络中自适应协作模式选择的方法包括：根据ue的接入链路质量，从多个受支持的ue协作模式中选择ue协作模式，以便多个cue将信号转发给tue。所述ue为所述cue中的一个，并且所述ue协作模式由ue独立于其它cue进行选择。随后，通知所述tue所选择的ue协作模式。

根据本公开的又一实施例，一种用于无线网络中自适应协作模式选择的ue包括：至少一个处理器；和非临时性计算机可读存储介质，存储由所述处理器执行的程序。所述程序包括用以完成以下操作的指令：根据ue的接入链路质量，从多个受支持的ue协作模式中选择ue协作模式，以便多个cue将信号转发给tue。所述ue为所述cue中的一个，并且所述ue协作模式由ue独立于其它cue进行选择。所述ue还用于通知所述tue所选择的ue协作模式。

为了使本发明的以下详细描述可以更好地理解，前述内容已相当广泛地概括了本发明实施例的特征。以下将对本发明实施例的附加特征和优点进行描述，其形成本发明权利要求的主题。本领域技术人员应理解，所公开的概念和具体实施例可以轻而易举地用作修改或设计其它结构或过程的基础，以便执行本发明的相同目的。本领域技术人员还应该理解，这种等效构造并不脱离所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围。

附图说明

为了更全面地理解本发明及其优点，现结合说明书附图参考以下描述，其中：

图1示出了网络控制的自适应协作模式选择的实施例；

图2示出了用于集中式协作模式选择的方法的实施例；

图3示出了用于协调式协作模式选择的方法的实施例；以及

图4为可用于实施各个实施例的处理系统的示意图。

除非另有说明，不同附图中的相应数字和符号通常指代相应的部件。对附图进行绘制以清楚说明各实施例的相关方面，并且不一定按比例进行绘制。

具体实施方式

以下将对当前优选实施例的形成和使用进行详细讨论。然而，应当理解，本发明提供了许多可以在各种特定背景下体现的适用性发明构思。所讨论的具体实施例仅仅用来说明用以形成和使用本发明的具体方式，并不限制本发明的范围。

本文中提供了用于无线网络的自适应ue协作模式选择的实施例，包括系统、方法和信令机制。公开了一种自适应ue协作策略，其在d&f模式和涉及在tue处对来自多个cue的信号进行组合的软ue组合模式(例如：选择性对数似然比(llr)转发模式)之间进行自适应地切换。选择性llr转发方案是基于频率选择性调度(fss)的选择转发方案，其可以在协作ue(cue)和目标ue(tue)相对彼此接近时达到更好的性能。然而，采用选择性llr转发，设备到设备(d2d)链路上的带宽/时间资源使用量高于增加了操作复杂性的d&f方式的使用量。本文中的自适应协作模式选择可以基于cue的长期接入链路质量进行半静态选择。所述长期链路质量在cue的较长运行时间内进行评估。在实施例中，实施了集中式自适应协作模式选择，其中，例如基站(bs)的集中式控制器(ccl)负责协作模式选择。在另一个实施例中，实施协调自适应协作模式选择，其中，每个cue表明自身的协作模式偏好，并且协调实体(例如，tue)在cue之间进行协调，从而做出最后的决定。在另一实施例中，可以实施混合ue协作模式选择方案，其中，不同的cue可能在不同协作模式下同时工作。在所有的实施例中，cue可以在每种协作模式下(d&f或选择性llr转发)动态静默(退出协作)，以进一步节省ue功率和资源使用情况。本领域技术人员应当理解，在许多情况下，术语cue链路质量用来指代bs和cue之间的链路质量。在其它实施例中，cue链路质量可以可选地指代通过cue路由的从bs到tue的链路质量。

例如混合解码放大转发协议(hdaf)的概括了d&f和a&f的前述ue协作协议不考虑系统级的自适应模式选择。此外，这些方案中不考虑不同模式的信令方面和选择标准。本文中的自适应协作模式选择方案自适应地在d&f和依赖于当前接入链路质量的选择性转发以及如下所述的其它考虑方面之间进行选择。两种ue协作模式选择方案或方法均包括在内。第一种方案为集中式自适应协作模式选择。在该选择方案中，集中式控制器(例如，bs)配置每个cue以两种运行模式中的一种来运行：d&f和选择性llr转发(本文中也称为软组合)。第二种方案为协调自适应协作模式选择，其中每个cue根据其自身与网络的接入链路质量，例如：ue和bs之间的，半静态地通知虚拟接收器(cue组和tue)内的协调实体(例如，tue)该推荐哪种协作模式。协调实体为所有cue选择协作模式，并通知cue它的决定。

在自适应模式选择期间，在两种可选运行模式(d&f和软组合模式)中的每种模式下，每个cue也可以基于其自身的短期接入链路质量动态配置为静默状态(退出协作)。这种动态静默可以显著节省不必要的ue功耗和d2d资源使用。自适应模式选择的其它益处包括减少协作开销。自适应选择还在退化信道中利用d&f模式的益处并在非退化信道中利用选择性llr转发模式的益处。d&f的简便与选择性llr转发的性能改进相结合。此外，可以基于协作模式选择的先前知识来适应信道质量指示符(cqi)/预编码矩阵指示符(pmi)的反馈和调制编码方案(mcs)自适应。

图1示出了网络控制自适应协作模式选择方案100的实施例。在该方案100中，集中式控制器(ccl)150负责决定模式选择。ccl150可以是与网络连接的实体，例如：enb或bs110、虚拟发送器(一组进行共同发送的组件)或与ue协作组相关的单独实体。可以通过ue发现过程或者网络辅助方法为tue122预先选择cue121。cue121的选择可以基于d2d链路的长期几何形状，以确保每个选定的cue121具有相对较好的d2d链路以便进行协作。每个cue121基于导频信号测量其与网络的长期接入链路质量，例如，与bs的，并将其报告给ccl150。基于所有cue121的长期接入链路质量，ccl150确定模式选择，并且指示cue121中的一个或多个以以下两种模式中的一种运行。可以基于涉及长期接入链路质量的信号与干扰加噪声比(sinr)的效用函数来确定模式选择。任何cue121也可以退出参与协作模式，从而保持或切换到静默模式。这种确定可以基于其自身的短期接入链路质量或用来节省功率。

如果ccl150配置cue121中的至少一个以d&f模式运行，每个cue121尝试对信息进行解码，如果成功的话，将其重新编码并转发给tue122。tue122将第二阶段(phase)中从cue121接收到的信号与第一阶段中直接从bs110接收到的信号进行组合以执行解码。如果ccl150配置cue121中的至少一个以软组合模式运行，每个cue121采用基于fss的选择性llr转发协议来将信号转发给tue122。软组合模式也可以广义包括a&f和压缩转发(c&f)协议。

如上述所讨论的，如果至少一个cue121的接入链路质量比tue122的要好的多，则d&f协议执行的最好。在没有cue121可以解码信息的情况下，d&f协议不能正常工作。由于cue121选择过程的原因，d2d链路质量应该足够好，因此选择标准可以是所有cue121的长期接入链路sinr的一般效用/成本函数。

图2示出了用于集中式协作模式选择的方法200的实施例。所述方法可以通过模式选择实体(例如，ccl150或者bs110)来实施。在步骤204中，模式选择实体根据基于阈值的选择标准，选择两种ue协作模式中的一种，或者可选地，选择混合模式，其中不同cue在不同协作模式下同时运行。如果从bs到任何cue(sinrbs→cue)的信号的sinr大于或等于预定阈值(sinrthdf)，则随后方法200前进到步骤206，其中，cue中的一个或多个以d&f模式运行。否则，方法200前进到步骤210，其中，cue中的一个或多个以选择性llr转发模式运行。在一个实施方案中，如果mcs是已知的，则可以将阈值设置为cue121能够以高概率进行解码的sinr水平。在另一实施方案中，可以将阈值设置为高于与bs110的tue接入链路的一定水平。

在d&f模式下，在步骤208中，每个cue确定其是否可以正确地解码接收到的信号，例如，如果cue具有解码能力或者足够的短期接入链路质量用于cue和网络(例如，网络的bs或enb)之间的链路。如果步骤208中的条件得到满足，在步骤214中，将信号进行解码，并转发给tue。如果步骤208中的条件没有得到满足，在步骤216中，cue进入静默模式，并不协作转发信号给tue。在选择性llr转发模式下，在步骤212中，每个cue确定是否任何资源块(rb)的sinr高于预定阈值。如果条件为真，cue在步骤218中执行选择性llr转发。否则，cue在步骤216中进入静默模式，并不协作转发给tue。由此，在每种选择模式中，cue可动态静默，例如，根据其短期接入链路质量，暂时退出协作。

动态静默可以显著节省ue功耗并维护d2d带宽资源使用情况，例如，针对其它更有利的协作场景。动态静默可以基于一个或多个条件来进行。例如，如果tue已经有非常好的短期接入链路，则不需要cue协作。例如，将tue处的sinr与预定阈值进行比较，例如，sinrtue≥sinrthtue。另一种情况是，当存在足够的具有更好接入链路质量的其它cue可供协作时。例如，如果将可参与协作的cue的最大数量设置为k(k为整数)，所述条件因此变成：如果存在多于k个比特定cue具有较好sinr的cue，则随后使cue静默。这两个条件要求ccl或模式选择实体收集tue的短期接入链路质量或所有cue的短期链路质量。因此，由于这些条件的原因所导致的静默由ccl来实施。在一个实施方案中，在d&f模式下，条件可以是：如果cue未能进行解码，使其静默(不进行协作)。在软组合模式下，条件可以是：如果cue所有频带的接入链路质量低于特定阈值，则使cue静默。这两个条件可以由cue独立决定。

集中式模式选择方案要求ccl收集接入链路的长期sinr信息。另一种方法是半分布式方法，其中，每个cue基于其自身的长期接入链路质量作出其最初决定。然而，完全的分布式方法意味着cue可能以d&f和软组合模式的混合方式运行。为了简化整个系统，可以采用协调的方法。

图3示出了用于协调式协作模式选择的方法300的实施例。方法300实施在参与的cue之间。在这种方法中，每个cue根据其长期接入链路质量是否高于某个阈值，在d&f和选择性llr转发之间半静态地更新其偏好的协作模式。在步骤304中，每个cue根据cue和网络(例如，网络的bs或enb)之间的链路的其自身的长期接入链路质量决定其自身偏好的协作模式。cue根据基于阈值的选择标准选择两种ue协作模式中的一种。如果从bs到cue(sinrbs→cue)的信号的sinr大于或等于预定阈值(sinrthdf)，则方法300前进到步骤306，其中，cue最初选择d&f模式。如果这个条件没有得到满足，则方法300前进到步骤308，其中，cue最初选择软组合模式。前述步骤根据cue的长期接入链路质量，在cue处提供初始协作模式选择。在步骤310中，每个cue随后将其模式选择偏好通知给协调实体(例如tue)、协作组网关、或者任何其它实体。

在步骤312中，协调实体协调不同cue的偏好。如果至少一个cue选择以d&f模式运行，则随后协调实体(例如，tue)在步骤314中配置整个协作组以d&f模式运行。否则，选择选择性llr转发，并且整个组在步骤316中被配置为以选择性llr转发模式运行。可选地，协调实体选择混合模式，其中，不同cue在不同协作模式下同时运行。在一个实施方案中，可以以如下方式执行协调方案的信令。所有cue将一比特决定(onebitdecision)通知给协调实体，即，到底偏好d&f模式还是软组合模式。随后协调实体将其最终决定(例如，只需要一比特)广播给所有的cue，即，系统到底应该以d&f模式还是软组合模式运行。在选择混合模式的情况下，协调实体用信号通知一个或多个cue组成的第一组以一种模式运行，并用信号通知一个或多个cue组成的另一组以另一种模式运行。

类似于集中式方式的方法200，在方法300中，每个cue可以动态静默。由于每个ue的短期sinr可能不报告给协调实体，所述静默可以由cue本身根据其自身的短期接入链路sinr独立地完成。在d&f模式下，cue确定其是否能够在步骤320中正确解码接收到的信号。如果cue能够解码，则随后在步骤324中执行解码以及转发。如果cue不能正确解码，则cue在步骤322中保持静默。在软组合模式下，cue在步骤318中确定所有频带(或rb)的接入链路质量是否低于特定阈值。如果条件为真，则在步骤326中执行选择性llr转发。如果条件没有得到满足，则cue在步骤322中保持静默。

在实施例中，采用混合ue协作模式选择，其中，不同cue可以在不同协作模式下同时运行。不同于上述的ue协作模式选择方案，其中，协作模式选择决定是基于组的(考虑了ue组的标准，例如cue和tue的链路质量)，在混合ue协作模式选择中，每个cue的协作模式选择决定是基于单个的，ue间彼此独立的。

取决于ccl或cue是否是自身做出以哪种模式运行的决定，混合ue协作模式选择可以是集中式或分布式。在分布式混合ue协作模式选择方案中，每个cue在不协调的情况下基于其自身的接入链路质量，做出以哪种协作模式来运行的自身决定。在集中式混合ue协作模式选择方案中，ccl决定每个cue以哪种协作模式运行，并通知cue该决定。所述决定可以基于长期或短期接入链路质量。如果cue的接入链路质量高于特定阈值，cue以d&f模式运行。否则，其以软组合模式运行。cue还通知tue其正在以哪种运行模式运行。对于从在d&f模式下运行的cue接收到的信号，tue基于接收到的信号和d2d信道质量计算编码比特的llr。对于从在软组合模式下运行的cue接收到的信号，tue恢复转发的软llr。随后tue将从所有cue获得的llr与直接链路一起进行组合，从而产生组合的llr。随后将组合后的llr作为软输入发送给turbo解码器进行解码。

图4为可用于实施各个实施例的示例性处理系统400的框图。所述处理系统可以是通信系统的一部分，例如：bs、ccl或ue。在实施例中，处理系统400可以是云或分布式计算环境的一部分，其中，不同组件彼此可以相互分开或远离，并通过一个或多个网络进行连接。处理系统400可包括配备有例如扬声器、麦克风、鼠标、触摸屏、小键盘、键盘、打印机、显示器等一个或多个输入/输出设备的处理单元401。处理单元401可包括中央处理器(cpu)410、存储器420、大容量存储设备430、视频适配器440以及与总线连接的输入/输出(i/o)接口490。该总线可以是任何类型的多种总线结构中的一种或多种，包括：存储器总线或存储器控制器、外围总线、视频总线等等。

cpu410可以包括任何类型的电子数据处理器。存储器420可以包括任何类型的系统内存，例如，静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、同步dram(sdram)、只读存储器(rom)或其组合。在实施例中，存储器420可以包括启动时使用的rom以及执行程序时使用的用于程序和数据存储的dram。大容量存储设备430可以包括配置为存储数据、程序及其它信息，并用于制作数据、程序及通过总线能够访问的其它信息的任何类型的存储设备。大容量存储设备430可以包括，例如，固态驱动器、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器等中的一种或多种。

视频适配器440和i/o接口490提供用以将外部输入和输出设备与处理单元耦合的接口。如图所示，输入输出设备的示例包括与视频适配器440耦合的显示器460以及与i/o接口490耦合的鼠标/键盘/打印机470的任何组合。其它设备可以与处理单元401耦合，并且可以使用额外的或更少的接口卡。例如，串行接口卡(未示出)可用于为打印机提供串行接口。

处理单元401还包括一个或多个网络接口450，其可以包括例如以太网电缆等有线链路和/或用来访问节点或一个或多个网络480的无线链路。网络接口450允许处理单元401通过网络480与远程单元进行通信。例如，网络接口450可以通过一个或多个发送器/发射天线和一个或多个接收器/接收天线提供无线通信。在实施例中，处理单元401耦合到局域网或广域网以便与例如其它处理单元、互联网、远程存储设备等远程设备进行数据处理和通信。

虽然本公开中已提供了几个实施例，但是应当理解，所公开的系统和方法在不脱离本说明书的精神或范围的前提下可以以许多其它特定形式进行体现。本发明实施例应被认为是说明性而不是限制性的，其意图并不限于本文中所给出的细节。例如，可以将各种元件或组件组合或集成在另一系统中，或者可以忽略或不实施某些特定特征。

此外，在不脱离本公开范围的前提下，可以将各实施例中描述并示意为分离或单独的技术、系统、子系统和方法与其它系统、模块、技术或方法进行组合或结合。所显示或讨论的其他项，如相互之间的耦合或直接耦合或通信可以是通过一些接口、设备或中间组件的无论是电性、机械或其它的间接耦合或通信。在不脱离本文中所公开的精神和范围的前提下，本领域技术人员可以确定并对其它实施例进行改变、替换和修改。