用于基于ue喷泉中继的网络的系统和方法
【专利说明】用于基于UE喷泉中继的网络的系统和方法
[0001]本发明要求2012年12月14日递交的发明名称为“喷泉中继系统和方法(Fountain Relay System and Method) ”的第61/737，592号美国临时专利申请案以及2013年3月12日递交的发明名称为“用于基于UE喷泉中继的网络的系统和方法(System andMethod for UE Fountain Relay Based Network) ” 的第 13/797，371 号美国非临时申请案的在先申请优先权，这些申请案以引入的方式并入本文本中。
技术领域
[0002]本发明涉及无线通信的领域，且在特定实施例中，涉及用于基于用户设备(UE)喷泉中继的网络的系统和方法。
【背景技术】
[0003]蜂窝系统的改进包括增加吞吐量和覆盖范围。为了解决这两个问题，一种趋势是例如在异构网络(HetNet)的框架中部署低功率节点(LPN)和/或中继节点(RN)。为了改进吞吐量和覆盖范围，LPN将蜂窝或无线信号直接发射到用户设备(UE)，而RN在基站与UE之间中继转发蜂窝或无线信号以改进吞吐量和覆盖范围。然而，例如通过操作员部署更多LPN和RN会增加投资和操作成本。总成本可包括安装成本、回程成本和维护成本。另一种趋势是使用UE之间的通信，在一些情况下也被称为设备到设备(D2D)通信，从而建立联合UE接收，其中一些UE用作用于其它UE的中继器以改进系统吞吐量和覆盖范围。然而，在UE之间交换信息可能需要相当大量的功率和资源。使用D2D通信的联合UE接收也可能增加网络的复杂性，例如，使用附加信令，以确保可靠地接收所发射的信号。需要一种有效的方案以用基于UE到UE的中继系统来支持联合UE接收。
【发明内容】
[0004]在一个实施例中，一种用于无线网络的基于UE的中继的方法包括
[0005]在中继UE处接收来自无线网络的接入点的既定用于目的地UE的数据包，所述数据包包括在比介质接入控制(MAC)子层更高的网络层处的喷泉码，将MAC子层处的混合自动重传请求(HARQ)确认(ACK)消息返回到接入点，并且将数据包发送到目的地UE。
[0006]在另一实施例中，一种用于支持无线网络的基于UE的中继的方法包括:在目的地UE处接收来自无线网络的接入点的经由中继UE转发的数据包，所述数据包包括通过比介质接入控制(MAC)子层更高的网络层处的喷泉码编码的数据，对数据进行解码，并且在接收完整数据之后将更高的网络层处的ACK消息发送到接入点。
[0007]在另一实施例中，一种支持用于无线网络的基于UE的中继的方法包括:在基站处使用比介质接入控制(MAC)子层更高的网络层处的喷泉码对既定用于目的地UE的数据进行编码，将包括编码后的数据的多个数据包发送到包括目的地UE的用于联合接收的UE组，并且接收来自目的地UE的更高的网络层处的ACK消息，ACK消息用于表示使用喷泉码编码后的数据被成功接收。
[0008]在另一实施例中，一种用于无线网络的基于UE的中继的UE包括处理器以及存储用于通过处理器执行的编程的计算机可读存储介质。编程包括用于进行以下操作的指令:接收来自无线网络的接入点的既定用于目的地UE的数据包，所述数据包包括在比介质接入控制(MAC)子层更高的网络层处的喷泉码；将MAC子层处的HARQ ACK消息返回到接入点；并且将数据包发送到目的地UE。
[0009]在另一实施例中，一种支持用于无线网络的基于UE的中继的UE包括处理器以及存储用于通过处理器执行的编程的计算机可读存储介质。编程包括用于进行以下操作的指令:接收来自无线网络的接入点的经由中继UE转发的数据包，所述数据包包括用比介质接入控制(MAC)子层更高的网络层处的喷泉码编码的数据；对数据进行解码；并且在接收完整数据之后将更高的网络层处的ACK消息发送到接入点。
[0010]在又一实施例中，一种支持用于无线网络的基于UE的中继的基站包括处理器以及存储用于通过处理器执行的编程的计算机可读存储介质。编程包括用于进行以下操作的指令:使用比介质接入控制(MAC)子层更高的网络层处的喷泉码对既定用于目的地UE的数据进行编码；将包括编码后的数据的多个数据包发送到包括目的地UE的用于联合接收的UE组；并且接收来自目的地UE的更高的网络层处的ACK消息，ACK消息用于指示成功地接收了使用喷泉码编码后的数据。
【附图说明】
[0011]为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中:
[0012]图1示出了基于UE到UE中继的系统。
[0013]图2示出了基于UE组的中继系统。
[0014]图3示出了基于UE中继的方案的实施例。
[0015]图4示出了用于基于UE的中继的实施例方法。
[0016]图5是可以用于实施各个实施例的处理系统的方框图。
【具体实施方式】
[0017]下文将详细论述当前优选实施例的制作和使用。然而，应了解，本发明提供可在各种具体上下文中体现的许多适用的发明性概念。所论述的具体实施例仅仅说明用以实施和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。
[0018]呈现用于提供灵活且可靠的基于UE到UE的中继的系统和方法实施例，其可以改进在吞吐量和覆盖范围方面的网络性能。实施例包括使用喷泉码来组合在比介质接入控制(MAC)子层更高的任何合适层处的信号，任何合适层例如为应用层。实施例还包括通过使用MAC子层混合自动重传请求(HARQ)传输方案与更高层喷泉码来改进基站到UE的效率。使用更高的层处的喷泉码允许接收UE补偿例如由于残余HARQ误差、不成功的接收或其它原因导致的数据包的丢失。组合更高层喷泉码与MAC子层HARQ的方案还减少了 HARQ重新传输的次数并且放宽了对于处理UE中继通信的一些要求，例如不需要针对HARQ接收每个数据包并对每个数据包进行解码。这还减少了 UE的通信延迟时间。如下文所描述的，实施例允许MAC子层处的HARQ方案与更高层处的喷泉码的联合优化。
[0019]图1示出基于UE到UE中继的系统100，其包括基站110以及多个UE 120，基站例如为演进型基站(eNB)。基站110用作蜂窝式网络中的UE 120的接入点。UE 120的示例包括蜂窝电话、智能电话、平板电脑、桌上型电脑或能够建立无线通信的其它移动设备或个人设备。使用D2D通信，UE 120 (UE-A)可以例如在UE-A的空闲时间期间用作在基站110与目标UE 120 (UE-B)之间的中继器。中继UE-A可以接收来自基站110的既定用于目标UE-B的信号并将该信号转发到UE-B0 UE-A也可以接收来自UE-B的信号并将该信号转发到基站110。UE-A经由eNB到UE (或接入)链路与基站或eNB 110通信并且经由UE到UE链路(或D2D链路)与UE-B通信。
[0020]当至UE-A的eNB (或接入)链路比至UE-B的eNB链路更好(例如，在信噪比或其它性能标准方面)时，UE-A可以同样用作中继器。例如，UE-A可以使用一个或多个不同频道与UE-B和/或基站110通信。因此，在基站或eNB 110与UE-B之间中继转发信号可以改进吞吐量并且因此改进性能。中继UE-A也可以用作中继器以扩展从基站110到UE-B (对于下行链路)以及类似地从UE-B到基站110 (对于上行链路)的信号的所及范围或覆盖范围。吞吐量和覆盖范围的增益可以通过从基站或eNB 110到中继UE-A的链路的容量和可靠性以及从中继UE-A到目标UE-B的链路的效率和可靠性来确定。利用基于可靠的UE中继的系统，在网络中需要更少的LPN和/或RN，这减少了资产成本和运营成本。
[0021]图2示出基于UE组的中继系统200，其包括一个或多个基站210 (例如，eNB)以及多个UE 220，所述多个UE可以定位在基站210的覆盖小区230内。UE 220可以布置在不同的UE组240中以用于联合UE接收。组240可以例如经由D2D通信通过组240内的UE 220之间的关联过程来建立。在每一组240中，一个或多个UE 220可以用作用于其它UE 220的中继器。中继UE 220可以随时间推移而改变，例如，根据信号、位置、UE和/或网络条件改变。此外，UE 220可以随时间推移而加入及退出不同组240。UE 220还可以同时加入一个以上的组240或可以不是任何组240的成员。
[0022]UE 220与附近的若干UE 220相关联以形成组240。因而，组240内的所有UE 220同时经历信号下行衰落的可能性实质上较小。因此，组中的至少一个UE 220可能接收到信号或数据包。基于UE组的中继方案还有助于例如在不需要通过基站210的频率选择性调度(FSS)的情况下的调度。此外，所需的信道质量指示(CQI)反馈可以实质上减少，因为由于UE选择分集，因此有效CQI(例如，组中的最佳CQI)更稳定。为了减小复杂性，可以仅将不经历下行衰落的UE 220用